高速加工是集材料科学、工程力学、信息科学、机械动力学和制造科学为一体的综合高新加工技术。高速加工机床与刀具的接口技术直接影响和制约着高速加工的质量和效率。其中高速加工机床与刀具的接口一刀柄及其工具系统受到国内外学者的广泛关注。在高速加工中应用的BIG-PLUS刀柄及其工具系统，本身有其特点和工程应用背景，对其开展基础性研究有着重要的理论和实践意义。本研究在对国内外新型工具系统开发和应用进行概述和分析的基础上，重点对BIG-PLUS工具系统进行了静态、动态特性及数值模拟研究。本研究的主要贡献为：1．深入分析了BIG-PLUS工具系统的结构特征，通过和传统的BT工具系统的比较，阐明了其独特结构的内涵，指出了其优越性能的结构基础，为正确建立数值模拟模型提供理论依据。2．建立了BIG-PLUS刀柄在静态承载时的力学刚度模型，推导出其在刀柄／主轴端面即将分离时的极限弯矩计算公式，为正确、合理使用BIG-PLUS刀柄提供理论依据。3．确定出高速加工状态下BIG-PLUS的刚度和承载能力的变化规律。应用有限元分析法，对其高速状态下的径向变形进行了数值模拟和分析，提出了确定其极限转速的一种方法。4．通过对BIG-PLUS刀柄联接的径向刚度研究，指出锥面配合形式对径向刚度影响较大，提出了适当提高轴向拉力可以提高联接面间的过盈量和接触应力，进而提高联接的可靠性。本研究是国家“十五”科技攻关项目《高速加工工具系统的丌发与应用》(编号：2001BA205805)与江苏省自然科学基金项目(BK2004027)的组成部分。