数控加工机床的快速发展,对工具系统性能提出了更严格的要求。数控机床工具夹紧系统作为机床主轴与刀柄的重要联接环节,影响着联接的可靠性,进而影响加工质量、加工效率和刀具寿命。研究数控机床工具夹紧系统基础共性技术,分析夹紧力的产生、放大、传递以及夹紧系统对工具系统性能的影响因素及其变化规律,有助于开发出具有自主知识产权的高性能数控机床刀具夹紧系统,确保高速加工的安全性。在理论分析的基础上,使用有限元数值模拟方法结合实验验证,对数控机床刀具夹紧系统基础共性技术系统的研究。分析了夹紧机构的基本特性以及对工具系统使用性能的影响,提出了刀柄端面夹紧力测量方法。本论文的主要工作和研究成果为:(1)分析了典型的刀柄夹紧系统结构特点,研究了夹紧机构力的产生和传递方式,分析了夹紧力的放大方式并确定了其放大倍数,研究表明外涨式夹紧机构更适用于高速切削。(2)基于接触分析方法,建立了不同工具系统的接触分析模型,分析了夹紧力对BT刀柄、HSK刀柄接触间隙、接触应力的影响。得到了夹紧力对刀柄端面接触应力、锥面接触间隙、接触面的最大接触应力及非接触区域的影响规律,夹紧力应控制在合理的范围内。(3)研究了夹紧系统结构和夹紧力大小对工具系统使用性能的影响,具有端面定位的工具系统定位精度和联接刚度较为优异。得出了夹紧力对工具系统联接刚度及极限载荷影响规律。必须选择合适的夹紧系统及合理的夹紧力,保证工具系统优异的联接性能。(4)针对HSK刀柄夹紧力放大倍数,确定了力的控制方法,指出最大影响因素是夹紧机构斜楔表面的摩擦系数,得出了楔角最佳取值范围。(5)开发出一种HSK刀柄端面夹紧力测量机构。通过分析国外夹紧力测量装置的工作原理,对接触面压力测量方法也进行了相应的研究,进而提出了一种HSK刀柄端面夹紧力测量机构,解决了刀柄端面夹紧力测量的难题,为高速加工的安全性提供了技术支撑。