剐齿是21世纪出现的一种全新的直接从毛坯切制齿廓的圆柱齿轮加工方法，该方法能够加工传统加工方法无法加工的非贯通螺旋内齿。目前，剐齿原理、剐齿刀设计和数控剐齿机等方面的研究已经取得了一定的进展，但是距离工程实际要求还有很大差距，尤其是作为剐齿工艺系统中最重要做成部分的剐齿刀，其设计理论还远远没有达到指导刀具设计实践的水平。本文基于自由曲面理论，提出了一种具有一定通用性的剐齿刀具结构，并研究了其设计方法。本文首先以设计原理和工艺为依据，选择球面作为初始前刀面，建立其自由曲面模型；基于曲面共轭原理，建立待加工齿面的共轭面模型；以无理论加工误差为目标，采用前刀面与齿面共轭面的交线作为主切削刃，建立其数学模型；以一系列的主刃为基础，建立自由曲面形式的主后刀面数学模型；按照与主后刀面设计相同方法，建立顶刃和顶后刀面的数学模型。用所得的各个面的数学模型建立剐齿刀的拓扑结构。在刀具拓扑结构设计的基础上，建立主剖面内的切削角度数学模型，对影响切削角度的各个因素进行分析，得出理想切削角度下的初始中心距、中心距变化量、轴交角、前刀面半径变化量、前刀面型值点纵轴坐标与切削刃在共轭面上的变化量等参数选择；通过调整参数对刀具结构进行优化，完成刀具设计。在以上研究的基础上，以MATLAB GUI为平台，开发剐齿刀具设计计算软件。最后通过计算实例和数值仿真，验证刀具设计方案的可行性。本文提出的剐齿刀具设计方法突破了传统刀具设计的局限，设计出的刀具适用于各种形面的直/斜齿、内/外齿圆柱齿轮加工，具有较高的通用性，为深入研究剐齿刀设计理论指出了一个方向。