盾构刀具的加工工艺研究
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究摘要：在盾构法隧道穿越江河过程中，刀盘刀具是保证盾构施工的重要部件，在盾构施工时，选用何种刀具配备通常取决于盾构机掘进的地层条件。
本论文以西气东输二线北江盾构穿越工程为例，介绍了盾构机刀具的种类和切削原理，并针对广东地区特殊地质情况，优化设计泥岩等复杂地层盾构机刀盘刀具的配置。
关键词：北江盾构；刀具种类；切削原理；优化设计Abstract: In the process of shield tunnel across the river, cutter head is the guarantee of the importantcomponents of shield construction . Choose tools type In shield tunnel usually depends on shieldconstruction machine tunneling formation conditions. This paper introduces the type of shield constructionmachine tools and cutting principle on the basis of the west-east second line of shield beijiang river projectand according to situation of guangdong area complex stratum, it optimize Cutter head configuration whenshield tunnelling in shale and sandy1 盾构机刀具种类刀具是是盾构机重要的部件，在盾构施工时选取何种刀具通常取决于盾构机掘进的地层条件。
为了适应从软土到硬岩不同地层的切削，开发了不同种类的切削刀具。
浅谈高强度灰岩地层盾构刀具管理及掘进施工技术研究
浅谈高强度灰岩地层盾构刀具管理及掘进施工技术研究摘要：随着我国城镇化的快速发展，全国轨道交通建设全面铺开，地下情况越来越复杂，其中岩溶发育区建设难度大、风险高，且岩石强度高，盾构掘进施工中刀具磨损较快，导致工效较低，如何对刀盘刀具配置起至关重要的因素，本文以广州地铁十一号广园新村站～梓元岗站区间灰岩地层刀具配置、盾构掘进实践分析，总结了灰岩地区盾构刀具配置及掘进施工技术，对类似地层盾构掘进施工有重要的指导作用及借鉴意义。
关键词：灰岩地层；刀具配置；刀圈；盾构掘进；不良地层一、刀具的类型及原理目前盾构机刀具按切削原理划分，一般公认有滚刀（详见图1）和切削刀（详见图2）两种类型。
滚刀的切削原理主要是刀具依靠挤压破岩，一般用于岩石隧道的掘进。
当隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况，也有可能采用滚刀型刀具，即在复合式盾构机中采用。
切削刀的切削原理则主要是盾构机向前推进的同时，刀具随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向(沿隧道前进方向)剪切力和径向(刀盘旋转切线方向)切削力，不断将开挖面前方土体切削下来。
切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂卵石、砂土、粘土等松散体地层。
图1 滚刀示意图图2 切削刀示意图1.1 切削刀简介1、切削刀（软土刀）的破岩方式为刮削破岩（切削刀破岩原理详见图3），适用于淤泥、黏土、砂卵层、强风化岩层等地层使用，若用于硬岩使用，则寿命很难超过几米甚至几十厘米，并且效率极低。
2、选择软土刀形式（详见图4）时，主硬质合金的工作角度是主要考虑因素之一。
其中，上扬角（锐角）合金易贯入，效率高，刀盘扭矩小，推力小，但合金不耐撞击，易碎，一般用于纯软土、纯沙地层；大钝角、大圆弧合金耐撞击，但会造成刀盘扭矩大，推力大。
一般用于卵石层，碎石层等复杂地层。
图3 切削刀破岩原理图图4 切削刀形式示意图1.2 滚刀简介1、滚刀破岩机理滚刀是利用滚刀（滚刀构造图详见图5）的刀圈刃口挤压破岩（滚刀破岩原理详见图6），当刀刃对某点岩石施加的压力超过岩石的最大承受能力时，岩石就会成块崩裂。
盾构机关键技术研究
四、敞开式盾构机介绍
一、超大直径盾构机关键技术 1、常压可更换刀具技术 2、推出式刀具技术 3、长距离掘进刀具设计 4、刀盘驱动伸缩机构技术 5、同步施工专用设备技术 6、氦氧饱和带压换刀作业技术 7、长距离掘进盾尾密封及冷冻装置技术 8、应用实例 二、城际轨道交通用盾构机介绍 三、6米级复合式盾构机介绍
目录
四、敞开式盾构机介绍 五、多元化发展
次采用盾构机挖掘树木区域达百米；
改变了以往处理的方法。
1、刀盘
主切削刀 外周保护刀 导流切削刀 刀座保护刀 磨损检测刀 注入口保护刀 单刃滚刀 双刃滚刀 中心滚刀
超挖滚刀
130个（拳型刀） 12个 10个 30个 2个（液压式） 10个 40个 (2套单刃型) x6套 单刃8套 17寸单刃滚刀液压千 斤顶式
锁紧装置
5、同步施工专用设备技术
双层桁架结构，双管片起重小车在上层运行，口子件小车在下层运行。 隧道掘进机掘进和转弯时，会造成管片夹具产生震动和位移，可能会 导致管片脱落。
5、同步施工专用设备技术
路面同步施工设备是在隧道掘进机隧道工程中，在拼装管片时同步进行 路面施工的设备。本次路面同步施工设备是针对下图中置于中央部位的“ロ” 字型预制件。左右路面的设置施工、隧道内壁连接路面的施工。
三、6米级复合式盾构机介绍 2、刀盘形式
三、6米级复合式盾构机介绍
三、6米级复合式盾构机介绍
三、6米级复合式盾构机介绍
驱动部土砂形式
四、敞开式盾构机介绍
敞开式盾构机主要优点： 设备成本低，约为密闭式盾构机的50%，不需要主轴承，无刀盘刀具，设备故障少； 可以直接观察开挖面情况，能够处理漂石和障碍物，广泛适应各种无水地层； 直接开挖运输土方，不需改良渣土，无污染，速度快； 设备用电小，约为密闭式盾构的50%，减小了城市用电配套设施及用电量；
一种盾构刀具及其制备工艺[发明专利]
![一种盾构刀具及其制备工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/edc5b7cf4b35eefdc8d333fb.png)
专利名称：一种盾构刀具及其制备工艺专利类型：发明专利
发明人：刘全心,李同洪,章修民
申请号：CN201810470427.6
申请日：20180516
公开号：CN108518227A
公开日：
20180911
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及隧道工程施工技术，特别涉及一种盾构刀具及其制备工艺。
本发明的盾构刀具包括钢体、胎体和刀片；所述胎体包裹设置在所述钢体的一端；所述胎体远离所述钢体的一端的上端具有刃口，并在刃口处设有刀槽，所述刀片焊接固定在所述刀槽处。
制备工艺包括步骤一、模具组装；步骤二、在模具的模腔内对应刀槽的部位装配好预制的刀片替换件；步骤三、装粉装料，将碳化钨粉料填实在模腔内部，形成内部具有孔隙的碳化钨粉体模型；步骤四、熔渗；步骤五、将刀具胎体模型取出，去除刀片替换件，并将预制的刀片钎焊在刀槽处。
优点：刀具材料设计合理，刃口耐磨性能较强，整体结构强度较高，使用寿命长，加工工艺简单。
申请人：鄂州职业大学
地址：436000 湖北省鄂州市鄂城区凤凰路77号
国籍：CN
代理机构：北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：李强
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地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术
地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术摘要：盾构法是地铁区间隧道施工常用的方法，地质水文适应能力强，对地面交通影响很小，对施工周边环境的振动和噪声等干扰较小，地面沉降控制比较好，对周边地下管线、地面建筑物和构筑物及周围环境的影响比较小，施工速度比较快，工程质量比较高。
关键词：地铁盾构机；施工；刀盘；刀具；改造刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败。
一、刀具工作原理1.刮削类刀具的工作原理。
在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。
在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能2.盘形滚刀工作原理。
刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形滚刀压入岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀在岩面上连续滚压。
刀盘施加给刀圈推力和滚动力（转矩），推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。
二、施工中的刀盘修复和改造1.施工过程中发生的刀具和刀盘严重磨损，北京地铁某标段从第2个区间开始隧道掘进施工，第2个区间完成后，盾构机再掘进施工第1个区间。
盾构机在第2个区间始发后，当掘进至在282环开始，推进速度放慢，推力和扭矩增大，泡沫注入量开始增大;掘进至287环时，推进速度明显减缓，刀盘扭矩增大，泡沫注入量大量增加，渣土温度较高，推进耗时约219分钟;至288环时，刀盘扭矩快速剧烈上升，推进停止。
经过分析，发生此现象的主要原因可能是之前在黏土和圆砾层掘进中，黏土在刀盘中部黏结，在挤压和相互间摩擦的作用下，膨润土、泡沫和地层中的砂石黏土在刀盘中部发生固结，刀盘开口率逐渐减小。
在第287和288两环的施工过程中，刀盘开口率迅速减小，造成排土不畅，扭矩和推力增大。
盾构机械刀具设计与优化
盾构机械刀具设计与优化盾构机是一种用于隧道施工的重要设备，其刀具的设计与优化对于施工效率和隧道质量具有重要影响。
在本文中，我们将讨论盾构机械刀具的设计原理、结构优化和性能提升方法。
一、盾构机械刀具设计原理盾构机械刀具是指在施工过程中，通过刀具对土壤进行破碎、切割和挖掘的工具。
其设计原理主要包括以下几个方面：1. 土壤力学特性分析：通过分析隧道施工区域的土壤力学特性，确定刀具的适宜形状、材料和结构参数。
2. 切削力计算：根据土壤的物理力学参数和切削过程的力学原理，计算刀具受到的切削力和切削压力。
3. 刀具与盾构机匹配：根据盾构机的工作原理和结构特点，设计刀具与盾构机的匹配方案，确保刀具能够有效地运行和切削土壤。
4. 刀具的韧性和耐磨性：在设计刀具时，要考虑到土壤的不均匀性和难以预料的地质情况，选择具有良好韧性和耐磨性的材料，以延长刀具的使用寿命。
二、盾构机械刀具结构优化为了提高盾构机械刀具的使用效率和切削质量，可以对其结构进行优化。
以下是一些常见的优化方法：1. 刀具形状与尺寸优化：通过优化刀具的形状和尺寸，使其具备更好的破碎和切削能力，提高施工效率。
2. 刀具刃口材料选择：结合地质条件，选择具有较好耐磨性和强度的材料作为刀具刃口，以延长刃口使用寿命。
3. 刀具刃口的切削角度和锋利度：通过调整刀具刃口的切削角度和锋利度，提高刀具切削效果，降低能耗。
4. 刀具支撑结构优化：通过优化刀具的支撑结构，提高刀具的稳定性和切削精度，减少振动和冲击。
三、盾构机械刀具性能提升方法除了结构优化之外，还可以通过以下方法进一步提升盾构机械刀具的性能：1. 刀具自动化控制：采用自动化控制系统，实时监测刀具的工作状态和切削力，及时调整刀具的工作参数，提高切削效率和施工质量。
2. 刀具润滑和冷却：采用合适的刀具润滑和冷却系统，降低刀具磨损和温度，延长刀具寿命。
3. 刀具保养与更换：定期对刀具进行保养和更换，保持其正常工作状态，减少刀具故障和施工延误。
矩形盾构刀盘基体内花键加工工艺优化及夹具设计
2024.02 建设机械技术与管理571 引 言矩形盾构机是一种主要应用于市政工程、岩土工程地下隧道施工的异形断面隧道掘进机，相比圆形盾构施工具有地下空间利用率高、衬砌效率高、覆土浅、施工成本低等特点，主要由刀盘、盾体、主驱动、后配套等辅助系统组成。
刀盘是矩形盾构机的关键部件，具有开挖土体、稳定掌子面及搅拌砂土的功能,一般由6 ~ 9个小刀盘组成，单个刀盘直径约φ1000 ~ φ3000，重约1 ~ 6t 。
刀盘主要组成部件为刀盘基体,如图1所示，刀盘基体是由刀盘传动法兰、辐条、面板、辐条支撑板、辐条侧板等零件组成的结构焊接件。
刀盘传动法兰焊接在刀盘基体中心，依靠刀盘传动法兰的内花键传递扭矩，进而使刀盘转动开挖切入地层。
在挖掘过程中刀盘的内花键需传递大扭矩，且会遇到各种不同地层如淤泥、粘土、软岩及硬岩等。
这就要求刀盘传递扭矩必须稳定，而刀盘基体结构件外形尺寸大、传矩形盾构刀盘基体内花键加工工艺优化及夹具设计Optimization of Machining Process and Fixture Design forInternal Splines of Rectangular Shield Tunneling Cutter Head Matrix唐万良（中国铁建重工集团股份有限公司，湖南 长沙 410100）摘要：基于超大断面矩形盾构掘进机刀盘的基体结构工况和内花键高精度加工工艺难点，重新设计了内花键高精度加工工艺及其焊接防变形夹具。
该设计方案在保证刀盘内花键加工精度的同时还可控制焊接变形，显著提升内花键的加工精度，为同类型结构产品的加工制造提供应用参考。
关键词：刀盘基体；内花键；加工工艺；防变形夹具中图分类号：TH162+.1 文献标识码：B动法兰机加后仍需进行焊接，并且四周焊缝等级高、坡口尺寸大、焊接热输入大，产生的焊接应力易导致传动法兰内花键变形。
因此，传动法兰内花键加工精度及变形控制至关重要，直接影响到矩形盾构机的掘进速度。
盾构机械刀盘及刀具设计与优化
盾构机械刀盘及刀具设计与优化随着城市地下空间的不断开发和利用，盾构机械在地铁、隧道等工程领域中得到了广泛应用。
盾构机械的刀盘及刀具是决定其施工质量和效率的重要因素之一。
本文将重点讨论盾构机械刀盘及刀具的设计与优化。
1. 刀盘设计1.1 刀盘结构设计刀盘是盾构机械的核心部件之一，其结构设计的合理性对盾构机械的工作效果有着重要的影响。
刀盘的结构设计应该考虑以下几个方面：1.1.1 刀盘刚度设计刀盘的刚度设计直接影响到刀具在施工过程中的稳定性和耐久性。
应该根据盾构机械的工作条件和土壤的物理特性，合理选择刀盘的材料和结构尺寸，确保刀盘具有足够的刚度。
1.1.2 刀盘模块化设计刀盘的模块化设计可以极大地提高刀具更换的效率，并且便于维护和保养。
刀盘的模块化设计应该考虑到刀具的安装和拆卸便捷性，同时也要保证刀具的工作性能。
1.1.3 刀盘防护设计刀盘的防护设计不仅能够保护刀具，在施工过程中还能够减少对环境的影响。
刀盘的防护设计应考虑到刀具的精度和平衡性，同时也要与盾构机械的其它部件协调配合。
1.2 刀盘传动系统设计刀盘传动系统是盾构机械的另一个重要部分，其设计的合理性对盾构机械的运行效果至关重要。
刀盘传动系统设计应该考虑以下几个方面：1.2.1 传动效率设计传动效率直接关系到盾构机械的工作效率。
刀盘传动系统的设计应该尽可能地提高传动效率，降低能量损耗。
1.2.2 齿轮设计齿轮是刀盘传动系统中常用的传动元件，其设计应考虑到负载分配、噪声控制等方面的需求。
合理选择齿轮的材料和结构尺寸，可以提高刀盘传动系统的可靠性和耐久性。
1.2.3 传动稳定性设计传动稳定性是刀盘传动系统设计时需要充分考虑的因素，合理选择传动比、减小晃动等措施，可以提高刀盘传动系统的稳定性。
2. 刀具设计与优化2.1 刀具材料选择刀具材料的选择直接影响到刀具的硬度、韧性和耐磨性等性能。
应根据盾构机械工作的土壤条件和设计要求，选择适合的刀具材料，以确保刀具有良好的工作性能和寿命。
盾构刀具大解析
构刀具。
陶瓷材料
具有极高的硬度和耐磨 性，适用于高速切削和 干切削，但脆性较大。
超硬材料
如金刚石和立方氮化硼 ，具有极高的硬度和耐 磨性，适用于加工极硬
岩石。
制造工艺与流程
01
02
03
04Βιβλιοθήκη 锻造工艺通过高温加热、锻打和冷却等 工序，使钢材达到所需形状和
06
盾构刀具未来发展趋势与挑战
Chapter
技术创新方向预测
新型材料应用
随着新材料的不断涌现，盾构刀 具将采用更高强度、耐磨性和耐 热性的材料，如高性能陶瓷、超 硬合金等，以提高刀具的使用寿
命和切削效率。
智能化技术融合
结合人工智能、大数据等技术， 实现盾构刀具的智能化设计、制 造和管理，提高生产效率和降低
推进和导向
盾构机的推进系统提供前 进动力，导向系统控制盾 构机的掘进方向。
关键技术与创新
刀具材料和制造工艺
高性能的硬质合金、陶瓷和超硬 材料等被应用于刀具制造，提高 了刀具的耐磨性和切削效率。
智能控制系统
引入先进的传感器和控制系统， 实现盾构机的自动化和智能化控 制，提高施工效率和安全性。
01 02 03 04
盾构刀具大解析
汇报人：XX
目录
• 盾构刀具概述 • 盾构刀具结构与工作原理 • 盾构刀具材料选择与制造工艺 • 盾构刀具性能评价与试验方法 • 盾构刀具应用实例分析 • 盾构刀具未来发展趋势与挑战
01
盾构刀具概述
Chapter
定义与分类
定义
盾构刀具是盾构机上的重要部件 ，用于在地下开挖过程中破碎岩 石和土壤。
盾构刀具问题研究共42页文档
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
盾构刀具问题研究
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
盾构机刀盘刀具的设计与优化
盾构机刀盘刀具的设计与优化盾构机是一种用来建设城市地下隧道的重要工程机械，而刀盘刀具又是盾构机中的核心部件之一。
刀盘刀具的设计与优化对盾构机的工作效率和质量至关重要。
在本文中，我们将探讨盾构机刀盘刀具的设计原则、优化策略以及一些新技术的应用。
首先，盾构机刀盘刀具的设计应考虑以下几个方面：刀具材料的选择、刀具形状的优化以及刀具的布置方式。
刀具材料应具有一定的硬度和耐磨性，以保证刀具在长时间工作中不易损坏。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金等。
刀具的形状优化主要是为了提高切削效率和降低切削力，一般采用多刀刀盘设计，以增加刀具数量和刀具布置的灵活性。
刀具的布置方式则需根据具体工程项目的要求和地质条件来确定，以确保刀具能够适应不同的地质环境。
其次，盾构机刀盘刀具的优化策略主要包括刀具的布置优化、刀具参数的优化以及刀具寿命的优化。
在刀具布置优化方面，可以采用非对称布局、间距调整等方法来改善刀具的使用效果。
刀具参数的优化则需要通过合理选择刀具的直径、刀具间距、刀具角度等，以提高切削效率和降低切削力。
刀具寿命的优化可以通过改进刀具材料、刀具涂层等方式来延长刀具的使用寿命，降低更换频率，从而提高盾构机的工作效率。
另外，近年来，一些新技术的应用也为盾构机刀盘刀具的设计与优化带来了新的机会。
其中，数值模拟技术是一种非常有效的方法。
通过建立盾构机工作的数值模型，可以对刀具受力情况进行仿真分析，预测切削力、刀具磨损情况等，从而指导刀具的设计与优化。
此外，激光测量技术也可以用于实时监测刀具的磨损情况，及时调整刀具参数，提高盾构机的工作效率。
在实际应用中，盾构机刀盘刀具的设计与优化需要结合具体工程项目的要求和地质条件进行深入研究。
同时，应重视刀具的维护和管理，定期进行刀具的检查、修复和更换，以确保刀具的正常工作和延长使用寿命。
总结起来，盾构机刀盘刀具的设计与优化是提高盾构机工作效率和质量的重要环节。
通过合理选择刀具材料、刀具形状以及刀具布置方式，优化刀具参数和刀具寿命，并结合新技术的应用，我们可以提高盾构机的工作效率，降低切削力，提高切割质量，从而为城市地下隧道的建设贡献力量。
盾构机刀盘设计与刀具优化分析
盾构机刀盘设计与刀具优化分析引言：盾构机刀盘是现代隧道工程中不可或缺的工具，其设计和刀具的优化分析对于提高隧道工程的效率和质量至关重要。
本文将会就盾构机刀盘的设计要点和刀具的优化分析进行详细探讨，希望能够为相关从业人员提供有价值的参考。
一、盾构机刀盘设计要点1.适宜的刀盘直径选择：刀盘直径的选择需要根据具体的隧道工程情况进行合理的选定。
通常情况下，刀盘直径不宜过大，以免给隧道掘进带来过大的应力。
同时，刀盘直径也要足够大，以确保刀盘能够顺利穿越地下障碍物。
2.刀盘结构的设计：刀盘结构的设计需要考虑刀盘的整体强度和稳定性。
首先，需要选择适宜的刀盘材料，以确保其正常工作状态下不会发生破损。
其次，刀盘的结构应该具备合理的刚性和刚度，以能够对复杂的地质情况和地下水力进行有效的抵抗。
3.刀盘导向系统的设计：刀盘导向系统是刀盘在掘进过程中的重要支撑系统，其设计的合理与否直接影响着刀盘的准确定位和稳定性。
因此，需要在设计中充分考虑刀盘导向系统的刚度和韧性，以确保刀盘能够准确地控制掘进方向并避免出现误差。
二、刀具的优化分析1.刀具材料的选择：刀具材料的选择直接影响着刀具的使用寿命和切削效率。
通常情况下，刀具应选择硬度较高、耐磨性能好的材料，以确保刀具在长时间的切削过程中不会出现过快的磨损和损坏。
2.刀具结构的优化：刀具结构的优化主要包括刀具形状和刀具排列方式的设计。
在刀具形状方面，需要选择适合具体地质条件的刀具形状，以确保切削效果的良好。
在刀具排列方式上，需要根据地质情况和工程要求进行合理的选择，以避免切削过程中的堵塞和卡刀现象。
3.刀具切削参数的优化：刀具切削参数的优化是提高切削效率和减少刀具磨损的关键。
在设计中，应合理选择切削速度、进给量和切削深度等参数，以确保刀具在长时间的切削过程中保持稳定的磨损状态和高效的切削效果。
结论：盾构机刀盘设计和刀具的优化分析对于隧道工程的顺利进行和质量的保障具有重要意义。
通过合理的刀盘设计和刀具优化分析，可以提高隧道工程的效率和质量，降低工程风险，为隧道工程从业人员提供更好的工作条件。
盾构机刀具配置研究论文【最新版】
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盾构机刀具配置研究论文摘要：盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。
本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。
针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。
结合工程实例，在砂卵石地层中（尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。
最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。
关键词：刀具种类；切削原理；配置方式；刀具设计Abstract:tBm(tunnelBoringmachine)cuttingtoolsconfigurationisoneofthemost importantfactorduringtBmcuttingtooldesign.thisarticlefocusondescribethet ypeofcuttingtoolsandcuttingtheory,meanwhile,thedetailcuttingtoolsconfigu rationhasbeenproposedduetodifferentgeologiccondition.Analyzedthediscrepa n tcuttingtoolconfigurationand“thecontradictoryphenomenon”.Accordingtot hereferenceproject,anewcuttingtoolsconfigurationdesignthoughttheoryispro posedfromtBmmanufactureforlongdistancetunnelexcavationingravelgeologicco ndition(especiallycontentbigboulder).Attheendofthisarticle,thenecessaryc onsiderationfactorisprovidedduringcuttingtoolsconfigurationdesign.Keywords:typeofcuttingtools;cuttingtheory;cuttingtoolsconfiguration;cutt ingtoolsDesign0引言盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。
盾构刀具问题研究ppt课件
刀圈基本规格形状
平刃刀圈
刃宽加厚刀圈
圆弧刀圈
在使用过程中，刀刃能 保持一定的宽度，适合 范围也较广。
能提高刀圈的耐磨能力， 开始阶段提高刀圈抗冲
增加抗冲击力，破岩石 击力，利于破岩，掘进
能力下降。
一段时间后，与平刃刀
圈效果相同。
圆弧刀圈2
利于破岩，掘进速 度快，但刀圈抗剪 切能力较差。
14
标准钢制刀圈
16
镶齿刀圈
采用耐冲击的钢制刀圈为基体，在刃口镶装硬质合金柱齿。由于硬 质合金齿的硬度在HRA 85以上，因此镶齿刀圈比钢制刀圈和耐磨堆焊 刀圈使用寿命更长，适合于长距离掘进而不更换刀具，可以提高工作 效率。镶齿刀圈对硬质合金柱齿的性能要求非常高，合金要保证既耐 磨又耐冲击，公司高质量的钻头合金产品能够满足这一要求。 —— 硬度30-50 MPa的致密性地层； —— 硬度60-150 MPa的断裂性砾岩、页岩
27
保护刀等
1、保护刀：形状尺寸不一，有面板保护刀、外周保护刀、外 周耐磨板、保径刀等，主要保护刀盘在掘进过程中不过早磨损。 2、超挖刀：盾构机通过超挖切削土体创造所需空间，实现曲 线推进和顺利转弯及纠偏。
28
保护刀等
外周耐磨板：用于刀盘的外周保护，其中钢体采用合金工具钢，硬度大 于HRC36，合金采用702牌号，硬度大于HRA87。将48件耐磨板焊接在刀盘 外周，拼成整周，可以有效保护刀盘。
盾构刀具问题研究
1
一、刀具种类
1 盾构刀具
2 矿山钻具 3 工程钻具 4 油田钻具
2
1、钻头合金生产
钻头合金生产工艺特点
精选高质量的WC原料 喷雾干燥工艺生产优质混合料 进口压力机精密压制成型 进口压力烧结炉高温烧结 合金内部组织均匀，孔隙度接近A00，在 保证硬度的前提下，可以大幅度提高合金的 韧性。特别适合于要求耐疲劳磨损，又要承 受耐疲劳冲击的钻掘领域。
盾构滚刀生产装配工艺
盾构滚刀生产装配工艺盾构滚刀是盾构机的重要组成部分，承担着切削岩石、土壤的任务。
盾构滚刀的生产装配工艺是保证盾构机质量和性能的关键环节。
本文将从盾构滚刀的制造工艺、装配工艺和质量控制等方面进行介绍。
一、盾构滚刀的制造工艺盾构滚刀的制造工艺主要包括材料选择、切削齿形设计、精密加工和热处理等环节。
1. 材料选择：盾构滚刀通常采用优质合金钢作为材料，具有高强度、耐磨性好的特点。
材料的选择要根据盾构机所需的工作环境和切削条件进行合理选用。
2. 切削齿形设计：盾构滚刀的切削齿形设计直接影响到盾构机的切削效率和使用寿命。
设计人员需要根据盾构机的工作条件和切削要求，合理确定齿形参数，以确保切削效果最佳。
3. 精密加工：盾构滚刀的加工精度要求较高，通常采用数控机床进行加工。
加工过程中需要严格控制刀具的刀尖圆度、刀尖距离和刀具的几何形状等参数，以保证滚刀的精度和质量。
4. 热处理：盾构滚刀通常需要进行热处理以提高其硬度和耐磨性。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等。
热处理工艺的选择要根据滚刀的材料和使用条件进行合理确定，以确保盾构滚刀具有良好的硬度和耐磨性。
二、盾构滚刀的装配工艺盾构滚刀的装配工艺主要包括滚刀组件的安装、调整和固定等环节。
1. 滚刀组件的安装：盾构滚刀通常由刀头、刀座和刀杆等组件组成。
在装配过程中，需要将刀头与刀座进行配合安装，并确保刀头的方向正确。
同时，还需要将刀杆与刀座进行连接，并进行固定，以确保滚刀的整体稳定性和刚度。
2. 调整：装配完成后，需要对滚刀进行调整。
主要包括刀头的调整和刀座的调整两个方面。
刀头的调整主要是调整刀头的位置和方向，以保证切削效果最佳。
刀座的调整主要是调整刀座的角度和位置，以保证滚刀与盾构机的配合良好。
3. 固定：调整完成后，需要将滚刀进行固定。
通常采用螺栓或焊接的方式进行固定。
在固定过程中，需要注意螺栓的紧固力度和焊接的质量，以确保滚刀的牢固性和稳定性。
三、盾构滚刀的质量控制盾构滚刀的质量控制是保证盾构机安全运行和切削效果的重要环节。
盾构刀头生产工艺
盾构刀头生产工艺
盾构刀头是盾构机常用的部件之一，主要用于开挖土壤和岩石。
盾构刀头的生产工艺经过多年的发展和改进，已经逐渐趋于成熟。
本文将介绍盾构刀头的生产工艺。
盾构刀头的生产工艺主要包括选择合适的材料、刀具设计和加工工艺三个部分。
首先，选择合适的材料是盾构刀头生产的重要环节。
盾构刀头通常使用高硬度和耐磨损的材料，如合金钢。
材料的选择应根据盾构工程的具体条件和要求，以确保刀头的强度和寿命。
其次，刀具设计是盾构刀头生产的关键环节。
刀具设计根据盾构机的不同类型和土层的不同，选择不同的刀形和刀片数量。
同时，刀具的结构设计也需要考虑刀头的重量和尺寸等因素，以确保刀头的稳定性和可操作性。
最后，加工工艺是盾构刀头生产的实际操作过程。
加工工艺主要包括刀具形状和尺寸的加工、刀片的焊接和修整等。
在刀具加工中，需要根据设计要求进行切削、车削、铣削等加工过程，以获得预期的刀具形状和尺寸。
刀片的焊接是确保刀头使用寿命和性能的关键步骤，焊接过程中需要严格控制焊接温度和时间，以确保刀片与刀具的结合强度。
最后，对刀头进行修整，包括对刀片进行修整和刀具的涂层等处理，以提高刀头的使用寿命和耐磨性。
总结起来，盾构刀头的生产工艺包括选择合适的材料、刀具设
计和加工工艺三个方面。
只有在每个环节都进行严格的控制和操作，才能保证盾构刀头的质量和性能。
随着盾构工程的不断发展，盾构刀头的生产工艺也会不断创新和改进，以适应更加复杂和挑战性的工程需求。
盾构刀具焊接工艺
8、堆焊网格： 刀具内侧搅拌筋板拉网堆焊。 刀具周圈环块堆焊至设计尺寸。 推进面堆焊耐磨网格，材料高铬铸铁材料，间距80*80mm，焊缝 高度5mm。 9、堆焊顺序： 四名焊工围绕周围均匀分布，同时焊接，要求工作内容相同。 10、完工验收： 测量焊接后的尺寸，测量周径允差＋－5mm。面板网格高度。刀 座位置与中心尺寸. 场地作业条件配合，工棚、水电、照明、动力电源、仓库、吊运、技术部沟 通协调、 11、焊材选用： 选用北京固本耐磨焊丝进行堆焊焊接，具有极高的抗磨损性能，完 全可以满足低应力高磨损的要求。
2 ( T T 0 ) t v n 2 ( T1 W t T ) 2
减少刀具磨损的措施
(1)改善盾构刀具与刀体的耐磨性 (2)施工工艺措施 ： ①选择合适的添加剂改良材料 ； ②适当调整掘进速度及转速等； ③合理的交替使用刀具正、反转 ； ④自立性好的地段采用适当的减压施工措施； ⑤采用长、短刀(主、副刀)具并用法切削土体； ⑥选择恰当的盾构刀具几何参数，恰当的刀具 布置方式
4.裸露结构部分需覆盖20MM厚钢板，然后按图纸尺寸恢复刀座位置焊接（ 预先割除原有边刮刀和耐磨块），其余部位除焊接耐磨块之外还要加装先行 刀，包括面板，均匀分布。耐磨块材质依据提供封样样块。先行刀焊接26 把。耐磨群板的割除和更换。 5.焊接打底层： 使用氧乙炔局部预热至250℃，奥氏体焊材打底焊接两层。圆周分为6 段，采用对角交叉焊接以避免变形， 6、堆焊耐磨层： 采用固本耐磨焊丝进行堆焊。 7、堆焊盖面层： 采用高铬铸铁材料继续堆焊至设计尺寸。
软件分析刀具布局及寿命
软件分析刀具布局及寿命
软件分析刀具布局及寿命
总结： 采用北京固本耐磨焊丝，产品焊接在 盾构刀具上可形成硬度HRC60的耐磨 层，延长截齿工作寿命提高工作效率。
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图３ 钎焊． 热处理一体化技术工艺
截齿硬质合金钎焊一 热处理一体化技术工艺有着很 大的相通性 ，明显的区别是两类产品的硬质合金置 于本体的方式不同 ：前者是开放式或半开放式 ，而
后 者 是 嵌 入式 。在 使用 过 程 中 ，前 者相 对 于后 者 更 易脱 落 ，但 此 差 别对 于 生 产 工艺 的 要求 会 否不 同 ，
回火热 处 理 。
（ ）铜焊完成之后 ，视产 品的硬度分布要求 ３
和 产 品 的受 热 状态 决 定对 产 品整 体是 否 需进 一 步 加
热。如果产品的整体 ，而非仅钎焊附近的部位 ，都 需达到相 当的硬度要求 ，但产品只有局部受热 ，就 需对产 品整体进一步加热 ，然后立 即进行硝酸盐淬 火 ，也就是俗称的盐浴炉淬火和 回火热处理 。如果 本体硬度要 求是４ ～４ ＨＲ ０ ４ Ｃ，则盐浴 炉温度设为 ２６ １￣ Ｃ；如果本体硬度要求是３ ～３ ＨＲＣ Ｏ ５ ，则盐浴
铜 基 钎 料 钎焊 时 ，则 可用 镍 铁合 金 （ 线膨 胀 系数 其 介 于 钢 和硬 质 合金 之 间）作 为 补偿 垫 片 。
４ 钎焊－ ． 热处理一体 化技 术
目前 ，盾 构 刀 具 的 钎 焊 和 热 处 理 仍 由人 工 操
作 ，此种生产方法效率不高，影响质量的人为因素 明显 ，在当前劳动力成本显著上升和客户 日益追求 产 品质量的情况下 ，需要加 以提高 ，可参考采煤机 截齿 硬质合金钎焊一 处理一体化技术工艺尝试进 热
了对 于 体积 较 大 的 配件 ，如 盾构 刀具 ，无 法 淬硬 和
技术工艺是先将截齿放入感应加热设备的线圈中进 行加热钎焊硬质合金刀头 ，恒温时间为５ ０ ｎ ～１ｍｉ， 随后通过传送带直接将钎焊完成带刀头的截齿放入
２０ ９ ￣ ６ ～２０Ｃ的硝 盐槽 中淬 火 冷却 ，其生 产 工艺 如 图
尚需作进一步的研究和实践。
５ 结语 ．
从 多年的实践经验来看 ，如果能采用中频钎焊 和硝酸盐淬火 ，并根据盾构 刀具的不同特点 ，选择 正确的机加工 、堆焊和硬质合金钎焊次序 ，以及在
于铜基钎料 ，银基钎料的熔点较低 ，故可获得相对 较高的硬度。但是对于部分硬 度要求更高的盾构 刀
行 改 进 。采 煤 机 截 齿 硬 质 合 金 钎 焊 － 处 理 一 体 化 热
３ 盾构 刀具的热处理工 艺 ．
热处理对于盾构刀具 的最终性能起着关键性甚
至 是 决 定性 的 作 用 。 目前 相 关的 常 用 热处 理 工艺 有 如 下４ 。 种
（ ）铜焊完成待产 品冷却之后再进行调质热 Ｉ 处理 ，此工艺的关键是控制淬火温度以低于铜焊钎 料的液相温度线 ，从而避免破坏焊缝 ，但这也造成
３ 示。 所
淬透的问题。 （ ）铜焊完成 之后 ，视产品的硬度分布要求 ２
和 产 品 的 受热 状 态 决定 对 产 品是 否 需 整体 进 一步 加
热 （ 如果产 品的整体，而非仅钎焊附近的部位 ，都
需 达 到 相 当的 硬 度 要求 ，但 产 品只 有 局部 受 热 ，就
需对产品整体进一步加热 ），然后立 即进行油淬和
具 ，如果热处理无法达至所需的硬度或热处理引发
必要时使用复合垫片 ，一般都能生产出质量满意的
盾 构 刀具 。ＭＷ （０ １１５ ２ １１２ ）
参 … 品的淬硬 度
和淬 透 性 ，还 是 其 他 的 力学 性 能 ，硝 酸盐 淬 火 都优 于油淬。
（ ）先 进行淬 火热处理 ，再钎焊 ，然后再 回 ４ 火热处理。此工艺可避免钎焊后淬火热处理可能对 硬 质合金和焊缝的不利影响 ，适用于部分硬度要 求 不高的盾构刀具 ，并且应考虑采用银焊 ，因为相对
Ｅ ｉ ｈ ｅ
可使用复合垫片来吸收收缩应 力。如用银基钎料钎
焊 时 可 采取 铜 或 镍 作 为垫 片 ，垫 片 两 侧分 别 夹 有银
了焊缝破坏等钎焊质量 问题 ，此时就应考虑采用空 冷钢作为本体材料并尽可能采用铜焊 ，以提高焊后
空 冷 的 硬度 。
基钎料片 ，垫片的厚度通常按照取两片钎料的总厚 度为原 则 ，一般在０２ ～０６ ｍｍ之 间选择 。在用 ． ５ ． ４