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,会因离心膨胀造成刀柄/主轴接口锥面径向分离,制约了工具系统转速的提高,降低了刀柄/主轴接口的联接可靠性。针对这一问题,本文设计了一种抗离心膨胀高速主轴,利用理论和有限元方法对新型接口联接性能进行研究,具体内容包括:(1)确定抗离心膨胀高速主轴/刀柄接口的整体结构、联接方式、陶瓷套的结构尺寸和材料。依据理论与仿真计算,完成接口的结构尺寸设计及材料选择。(2)对接口变形进行分析。分析影响接口变形的主要影响因素,从理论上论证设计的合理性;将主轴/陶瓷套配合形成的结构视为复合主轴,建立有限元模型,对接口变形进行仿真分析;理论和有限元仿真确定主轴的极限转速。(3)对接口联接性能进行分析。利用有限元仿真分析主轴转速、拉刀力以及锥面配合过盈量对接口接触应力的影响规律,计算新型接口的径向刚度,并与常规接口进行比较分析。研究表明,本文设计的抗离心膨胀高速主轴/刀柄接口较常规接口高速性能显著改善,在不影响其刚度的前提下,极限转速有了大幅度提升,更适合于高速加工。