高速切削加工技术自21世纪以来,已经成为应用越来越广泛的一种先进制造技术,其中机床、刀具夹持系统和刀具切削部分共同组成了加工系统。刀具夹持系统,作为数控机床中机床主轴与切削刀具之间的纽带,在高速加工系统中经常起到关键性作用。本文针对某企业数控机床专用刀具座使用中根部大量出现裂纹,影响生产安全性和加工效率与成本的问题,急需通过理论分析找出原因,提出解决措施。本文的研究目的是分析刀具座出现疲劳断裂的原因,找出改进刀具座结构的最合理方法,从而延长刀具座的使用寿命。本文概述了高速切削的发展研究状况和常用理论体系,以及目前高速切削取得的关键性技术特点和应用于高速切削系统的专业连接工具的研究现状。继而指出了一种利用HSK刀具连接系统的刀具座在使用中出现疲劳损坏现象的初步原因。推导出了高速切削系统中实心圆轴的应力计算公式,估算了在高速切削作业中,刀具座内部产生的应力。分析了刀具座在长期反复使用中出现疲劳断裂的原因,并利用电子显微镜放大了疲劳断裂口来进行仔细观察,进而确定刀具座的应力集中主要发生在直角过渡区域(即刀具座几何形状突变的位置)。本文利用三维建模软件SolidWorks和ABAQUS大型通用有限元分析软件,进行仿真验证计算,得出合理的刀具座结构改进方法。先使用三坐标测量机对研究对象刀具座进行了精确测量,将测量获得的数据导入到三维制图软件SolidWorks建立出数学模型,然后将该模型导入到ABAQUS进行数值仿真计算,通过力学分析,观察刀具座的应力集中状况,利用有限元对优化结果进行验证,选择最佳的优化方案。最终验证结果表明,刀具座的结构形状满足了缓解应力集中和延长使用寿命的要求。研究结果也对数控机床刀具连接系统类似问题的分析解决具有一定的参考价值。