高速铣削加工在工业生产中已经得到了越来越广泛的应用,而制约高速铣削加工效率的一个重要问题就是颤振。获取高速铣削系统尤其是“主轴一刀柄一刀具”系统的动力学特性参数是对颤振现象进行准确预测的关键所在。刀具是铣削加工系统中最活跃的因素,因此有必要系统地分析刀具几何参数对“主轴一刀柄一刀具”系统动力学特性的影响。本文研制应用于铣削系统模态参数测试的电子冲击力锤,并且在建立整体立铣刀几何模型和模态分析模型的基础上,对立铣刀的动态特性进行实验和仿真分析,重点研究立铣刀几何参数对铣削系统动态特性的影响规律,为立铣刀结构优化设计提供理论基础和技术支持。首先,针对铣削系统模态测试中人工锤击法的不足,研制一种工作台式电子冲击力锤测试装置。该装置利用电磁原理,通过控制牵引式电磁铁的通/断电,使牵引力带动冲击力锤实现对被测对象的冲击,并对BT40刀柄、立铣刀杆进行冲击测试实验。该装置能够产生重复性好、可变大小的冲击力,可以取代人工力锤,并且适用于切削刀具系统端点频率响应函数的测试。其次,建立整体立铣刀的三维几何模型。在Pro/E软件中建立立铣刀的三维实体模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中进行模态分析,并通过刀具模态参数测试装置对所建立的模型进行实验分析,验证所建立的三维模型的正确性。然后,采用响应耦合子结构分析法(RCSA法)并结合模态试验,获得刀具与刀柄/主轴之间的接合面特性参数,并对铣削系统刀尖点频响函数进行预测。另外,模态试验结果表明,随着刀具悬伸长度的增大,铣削系统一阶固有频率和模态刚度逐渐减小,一阶阻尼比逐渐增大。最后,在立铣刀几何模型的基础上,采用RCSA法研究立铣刀几何参数(刀齿数、刀具直径、刀槽芯部直径以及螺旋切削刃长度)的变化对铣削系统动态特性参数的影响规律。