高速切削加工技术因为其加工精度高,加工速度快等特点,在机械加工领域已经得到了极其广泛的使用。高速切削刀具系统是高速切削机床加工极其重要的一个环节,对被加工件的精度和表面质量产生直接影响。但是随着机床加工参数的增大,机床加工时对刀具系统的变形量影响也会增大,严重时甚至破坏加工。所以,对高速切削中应用最为广泛的HSK刀具系统变形量的研究具有重要的学术价值和应用前景。通过使用ANSYS Workbench软件对HSK刀具系统的三维模型进行模拟仿真,模拟实际工作条件,改变四种不同的加工参数,加载约束载荷进行仿真分析。加载的切削力是正交实验数据,仿真结果进行对比时更有说服力,通过此模拟仿真方法得到的刀具变形量变化规律更加直观和准确。(1)通过数学建模和MATLAB软件模拟预测铣削稳定域,对比是否考虑模态耦合的稳定域预测图,证明了是否考虑耦合模态对稳定域的预测存在影响。(2)与传统BT刀具系统进行对比分析,结果表明HSK刀具系统的结构体现了其优势所在,不仅动态特性更加良好,而且极限转速也高于BT刀具系统。(3)针对HSK刀具系统的各个型号,以HSK50刀具系统为例进行模态分析,结果表明HSK刀柄的A型、C型和F型三种刀柄在刀柄上端的锥部位易被损坏,HSK50刀柄A型、B型、C型和D型四种型号的刀柄有质量重心偏移的情况,HSK50E型和F型相较于其他几个型号更加适合超高速加工系统。在加工时,机床的工作频率要远离HSK刀柄的固有频率,避免共振发生。(4)通过施加切削力、夹紧力和角速度,模拟HSK刀具系统在不同的主轴旋转速度、径向切深量、轴向切深量和每齿进给量四种加工参数情况下的刀具变形量。结果表明这四种加工参数中,轴向切深量对刀具变形量的影响十分明显,每齿进给量对刀具变形量也有一定的影响,而主轴旋转速度和径向切深量对刀具变形量的影响较弱。分析在四种加工参数增加时刀具变形量的变化规律,总结出有利于机床加工精度的加工参数范围,具有对实际生产加工的指导意义。