刀柄-热缩刀杆(Shrink-fit Holder-SFH)-刀具式刀具系统具有结构简单、夹持稳定性高、夹紧强度和抗弯刚度高、有较好回转平衡性以及易于接近工件的深型腔等特点,现已成为大型深型腔模具精加工的主要方法之一。目前,由于缺乏对SFH-刀具配合的合理装夹、刀柄-SFH结构优化、及整个刀柄-SFH-刀具式刀具系统切削振动等方面的深入研究,使其在高速铣削中的优越性能得不到全面的发挥。本文针对目前刀柄-SFH-刀具式刀具系统急待解决的问题,着重从SFH与刀具配合的装夹温度、SFH结构、刀柄-SFH配合的接触特性及刀柄-SFH-刀具式刀具系统模态等方面进行研究,并用实验的方法验证了研究过程中所建有限元模型的准确性。作为刀柄-SFH-刀具式刀具系统高速铣削加工的前提和基础,首先对刀具在热缩刀杆中的装夹进行了建模,并给出了一种确定感应加热过程中SFH-刀具配合瞬态过盈量的新方法。分析了感应加热长度及SFH-刀具结构参数对最小热位移差值的影响,建立了配合公差所对应的基本过盈量与最小装夹温度之间的计算关系式,对刀具在SFH中的装夹及SFH的结构设计具有一定的现实指导意义。在SFH结构分析方面,借助非线有限元技术对静态、径向力作用下及感应加热情况下不同外径的SFH与刀具配合的等效应力、接触压力、热变形及热应力等力学特性进行了分析。在此基础上进一步给出了SFH外径的控制方法与流程,对SFH的合理设计及选用具有一定的现实参考价值。在刀柄与SFH配合的接触特性研究方面,分析了螺钉与刀柄支承面及SFH与刀柄配合面的压力关系,构建了含有螺钉连接件的SFH与刀柄配合的参数化有限元模型。分析了预紧力大小及刀柄-SFH结构参数对其接触应力分布的影响,分析结果可为SFH及刀柄尺寸设计提供参考数据。在刀柄-SFH-刀具式刀具系统切削振动分析方面,结合有限元模态分析技术建立了整个刀柄-SFH-刀具式刀具系统的有限元模型。通过获取不同SFH悬伸长度刀具系统的固有频率,最终建立了SFH悬伸长度与切削转速的对应关系,对SFH的结构设计及高速加工中铣削参数的合理选用具有一定的借鉴作用。