高速加工技术是集材料科学、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,它与精密加工、高能束加工、柔性自动化加工一起,构成了当今机械制造中的四大先进制造技术。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,其研究受到国内外学者的高度关注。在众多高速加工工具系统中,AHO(英文Accurate Hollow Shank的缩写)工具系统有其本身的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。本论文在对多种高速加工工具系统结构分析的基础上,主要致力于AHO刀柄及其工具系统的性能和工作机理研究,运用理论分析及数值模拟等方法对AHO刀柄/主轴联接的静态和动态特性进行了分析,本研究的主要工作和结论为:1.系统分析了高速加工工具系统之一的AHO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AHO刀柄端面定位的力学刚度模型。在理论分析和数值模拟的基础上,探讨了影响刀柄刚度的主要因素,研究发现刀柄法兰面上键槽对刀柄径向刚度影响很小,保证刀柄与主轴端面可靠的夹紧状态是维持AHO工具系统优异性能的关键。3.对不同夹紧力状态下的AHO刀柄/主轴联结进行了详细研究,分析了刀柄锥面联结产生应力集中的原因,并提出了相应改进方法。4.通过对AHO刀柄/主轴联结面在高速状态下的理论分析和有限元分析,发现随着转速的增加出现了刀柄/主轴锥面之间的间隙会逐渐增大的现象,深入地分析其形成机制,为自主开发新型刀柄积累了有益的资料。本文在国内首次开展AHO工具系统的研究,研究成果丰富了我国高速加工工具系统的设计理论,有助于缩小我国与工业发达国家在高速加工工具系统研究方面的差距,为高速加工工具系统的设计制造和使用提供有力的技术支撑。