高速工具系统是刀具与机床联接必不可少的部分，包括主轴和刀柄的联接、刀具与刀柄的联接，刀柄是工具系统的核心。普通7:24锥度BT刀柄因高速时刀柄锥面定位精度低，不适合高速加工。常见的1:10锥度和中空薄壁结构的HSK高速刀柄，其双面定位方式使得刀柄/主轴的联接刚度和重复定位精度较高，一定程度上克服了传统BT刀柄的缺陷，但也存在一些不足，更高转速时刀柄/主轴锥面之间的配合过盈量无法弥补高速下的膨胀间隙，会使刀柄/主轴的联接刚度降低无法正常加工。针对高速刀柄/主轴离心膨胀问题，设计一种离心力驱动液压膨胀式高速刀柄，刀柄采用实心短锥和双面定位结构。刀柄的凸缘处设有离心动力缸，通过活塞自身高速旋转的离心力驱动活塞移动，液压油受压通过油路到达弹性膨胀套的薄壁油腔，使膨胀套外锥面产生径向弹性变形，补偿高速下主轴锥孔与刀柄锥面的膨胀差。论文主要研究内容包括：(1)新型高速刀柄的结构设计。针对出现的问题提出解决方案，合理安排刀柄各组成部分的位置，对新型高速刀柄进行结构设计，具体的设计有离心动力缸、膨胀套和其他相关部件的结构尺寸。通过ANSYS Workbench有限元软件分析膨胀套各结构尺寸参数对补偿性能的影响，选取最佳结构尺寸。(2)刀柄/主轴的变形分析。建立主轴-膨胀套-刀柄体的装配模型。对新型刀柄的变形与接触牙力进行有限元的计算，得到的结果与标准同规格HSK刀柄的各相应指标做比较。(3)刀柄极限转速的确定。利用有限元方法，确定新型刀柄的极限转速。分析夹紧力、过盈量确定的情况下，转速对锥面接触应力以及过盈密封面的影响。(4)刀柄/主轴联接性能分析。具体分析转速和弯矩载荷对刀柄/主轴联接性能的影响规律，并与同规格的HSK高速刀柄做对比分析。研究结果表明，新型高速刀柄与同规格的HSK高速刀柄相比，极限转速显著提高；高速轻载加工时联接刚度较高，因此更适合于高速轻载加工。