为了满足高精度微小型零件的加工需求,高速微切削系统的研究成为目前研究的热点之一。本文了设计了高速微切削加工系统,首先分析了高速加工技术的理论方法和研制性能良好的高速微切削系统需要考虑的关键因素,建立了符合实际微切削过程的微切削模型。阐述了微切削加工中最小切削厚度和尺度效应的概念、影响因素以及对微切削加工系统的影响,为高速微切削系统的设计提供理论依据。根据加工零件的特点,提出了高速微切削系统运动分配和结构布局,确定了系统总体设计方案,并利用CATIA软件建立了系统的三维装配模型。为了确保系统的加工设计精度,对系统进行精度分配,通过计算结果验证系统的精度分配方案合理。然后根据实际使用要求对系统中的各组成子系统进行选型和设计。利用软件ANSYS Workbench16.0对系统的关键部件高速电主轴进行了有限元分析,获得主轴的静刚度、固有频率与谐响应特性。然后对高速微切削系统整体进行了静态分析和模态分析,并通过模态实验测试验证了仿真模拟的合理性。通过观察系统静态变形图和振型图发现支撑架变形相对较大,把支撑架作为进一步优化设计中的重要研究对象。在CATIA软件中应用机械优化设计理论建立了支撑架的参数化模型,再运用ANSYS Workbench16.0软件中的响应曲面优化分析工具完成支撑架的优化设计。通过对比优化前后的固有频率,验证结构优化的合理性,为实用化高速微切削系统的设计与制造奠定基础。