高速加工技术能有效提高工件的加工精度、加工效率和降低加工成本，但对高速机床性能提出了更高的要求，高速工具系统应具有较高的定位精度与联接刚度。目前广泛应用的HSK工具系统，随着主轴转速的提高，主轴/刀柄接口锥面逐渐出现分离，致使工具系统定位精度与联接刚度下降，影响工件表面的加工质量，也制约了刀柄极限转速的提高。因此，主轴/刀柄接口的联接是高速工具系统设计的关键。本文针对这一关键问题，设计了高速主轴抗离心膨胀系统，并对主轴/刀柄接口的联接性能进行了分析，具体内容如下：（1）高速主轴抗离心膨胀系统的结构设计。应用理论计算与有限元仿真分析，对主轴锁紧套、液压缸、螺栓组联接进行了结构设计。（2）对工具系统接口变形进行理论研究，分析了接口变形的影响因素，并建立有限元模型，对主轴/刀柄接口变形和极限转速进行有限元分析。（3）工具系统联接特性分析。利用有限元法，分析拉刀力、接口锥面配合过盈量及转速等因素对工具系统联接性能的影响规律，并与常规HSK工具系统进行比较。（4）工具系统力学模型的建立。对工具系统的刚度特性进行理论分析，并利用有限元法，对抗离心膨胀高速工具系统接口径向刚度的影响因素进行分析，同时与常规HSK工具系统进行对比。研究表明，该抗离心膨胀工具系统较常规HSK工具系统有显著改善，其极限转速及径向刚度得到提高，更适合于高速加工。