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筒刀是管道维抢修设备的关键部件之一，本文针对筒刀开孔过程断续切削导致冲击、经常断齿的问题，分析了国内现有筒刀结构，综合运用刀具切削原理、有限元分析和切削试验等理论和方法，研究筒刀的切削性能，并对刀齿进行了优化设计。其主要内容为： 1.综合分析了油气管道开孔筒刀的研究现状及存在的问题，结合不停输管道开孔工艺过程，分析了筒刀切削过程断续、大冲击和干式切削的特点，确定了刀具设计的要点。 2.考虑刀具材料研究现状，根据筒刀切削过程的特点，选择了合理的刀片材料YT5细晶粒硬质合金。 3.针对国内现有筒刀结构的薄弱环节，从刀具几何角度、刀刃形状和刀齿缓冲三个方面，提出了三种刀齿优化方案，解决筒刀切削中存在的问题。 4.利用刀具切削原理，计算了刀齿切削力，建立刀具三维实体模型，对刀具进行有限元分析，得出刀齿附近的应力远高于刀体的应力的结论，进而给出了九种不同形式的刀片的应力分布规律。有限元计算表明：优化后的方案刀齿应力分布优于现有刀齿的应力分布。 5.在模拟试验台上，进行了国内外现有刀具同优化设计后的刀具切削性能对比试验。对各刀具切削中的振动进行采集分析，得出了筒刀切削过程中的一般规律，刀片形状优化后的刀具切削振动降低了70％，取得了非常好的效果。 研究结果表明，刀齿优化后，改善了开孔效果，基本解决了开孔切削中的各种问题，切削性能较国内现有筒刀有大幅提高，已经达到国际最先进的TDW筒刀的性能水平，对国内管道维抢修作业提高效率、降低成本以及提高作业可靠性具有重大的意义。