高速加工工具系统是实现高速加工的关键环节,其性能直接影响高速加工的质量、效率和可靠性。现有高速工具系统随着转速的进一步提高,会因离心膨胀导致刀柄/主轴接口锥面径向分离,制约了工具系统极限转速的提高,降低了刀柄/主轴接口的联接可靠性。针对此问题,本文设计了一种具有离心膨胀动态补偿功能的新型工具系统,并利用理论和有限元方法对该工具系统的接口联接性能以及补偿系统对主轴部件动静态性能的影响进行了研究。具体内容包括:确定了离心膨胀动态补偿工具系统的整体结构;通过理论计算和有限元分析对动态补偿系统中的离心动力缸和膨胀套等关键零部件进行了结构设计。根据弹性力学理论建立了刀柄/主轴接口的分析模型,对刀柄/主轴接口的联接性能进行了理论分析;利用有限元分析确定了离心膨胀动态补偿工具系统的极限转速。分析了动态补偿系统对主轴部件动静态特性的影响关系。确定了主轴部件的静刚度、固有频率及模态振型的变化情况;对主轴部件的振动特性进行了ANSYS与ADAMS的联合仿真分析,确定了活塞振子、液体阻尼对主轴部件振动特性的影响规律。对主轴部件动平衡特性进行了理论分析,基于动平衡要求确定了离心动力缸的活塞预压缩量。本文研究成果可以为新型高速工具系统的开发设计提供一定参考。