刀具监控在隧道工程掘进过程中,盾构机以其遍效、安全和优质等优点,使用越来越广泛,但在具体掘进过程中盾构机会遇到各种复杂的地形,特别是底层具有较大的变化,因此需要根据地质条件来选择刀具,并进于刀盘的配置,这还仅有利功具的使用寿命,而且对工程的顺利进行也具有非常重要的意义。盾构刀具的选择盾构机刀具是确保掘进顺利进行的重要部件,因此刀具选择非常关键。在具体掘进施工过程中,通常会根据施工地形、地质条件和地层岩石硬度来选择适宜的刀及破岩方式。且在对刀具进行选择时,需要深入调查刀具生产企业,并通过有效的对比,对于选择的刀具需要做好检验工作,从而使其能够更好的满足施工的要求,确保掘进的速度。盾构掘进速度和刀具损耗对盾构施工的影响利用盾构机进行掘进作业过程中,对于复杂的地形作业时刀片极易受到不同程度的损坏,因此需要对刀具进行更换,从而使其保持正常的掘进速度。在对盾构机具进行更换时,需要明确以下凡点问题:其一, 在盾构机挖掘作业施工过程中，在对刀具进行更换之前,需要对岩层的具体情况进行有效勘察,确保盾构机的整体性能能够满足后续岩层的施工要求。其二, 需要对刀具磨损程度进行判断,计算其磨损数值,只有达到更换磨损数值时才能更换刀具。

1）刀片牌号、规格选择不当，如刀片的厚度太薄或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。对策：增大刀片厚度或将刀片立装，选用抗弯强度及韧性较高的牌号。2） 刀具几何参数选择不当（如前后角过大等）。对策：可从以下几方面着手重新设计刀具。① 适当减小前、后角。② 采用较大的负刃倾角。③ 减小主偏角。④ 采用较大的负倒棱或刃口圆弧。⑤ 修磨过渡切削刃，增强刀尖。3）刀片的焊接工艺不正确，造成焊接应力过大或焊接裂缝。对策：①避免采用三面封闭的刀片槽结构。②正确选用焊料。③避免采用氧炔焰加热焊接，并且在焊接后应保温，以消除内应力。④尽可能改用机械夹固的结构4）刃磨方法不当，造成磨削应力及磨削裂纹；对PCBN铣刀刃磨后刀齿的振摆过大，使个别刀齿负荷过重，也会造成打刀。对策：①采用间断磨削或金刚石砂轮磨削。②选用较软的砂轮，并经常修整保持砂轮锋利。③注意刃磨质量，严格控制铣刀刀齿的振摆量。5） 切削用量选择不合理，如用量过大，便机床闷车；断续切削时，切削速度过高，进给量过大，毛坯余量不均匀时，切削深度过小；切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时，进给量过小等。对策：重新选择切削用量。6） 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出过长等结构上的原因。对策：①修整刀槽底面。②合理布置切削液喷嘴的位置。③淬硬刀杆在刀片下面增加硬质合金垫片。7） 刀具破损过度。对策：及时换刀或更换切削刃。8） 切削液流量不足或加注方法不正确，造成刀片骤热而裂损。对策：① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液喷嘴的位置。③ 采用有效的冷却方法如喷雾冷却等提高冷却效果。④ 采用*切削减小对刀片的冲击。9） 刀具安装不正确，如：切断车刀安装过高或过低；端面铣刀采用了不对称顺铣等。对策：重新安装刀具。10） 工艺系统刚性太差，造成切削振动过大。对策：① 增加工件的辅助支承，提高工件装夹刚性。② 减小刀具的悬伸长度。③ 适当减小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11） 操作不慎，如：刀具由工件中间切入时，动作过猛；尚未退刀，即行停车。对策：注意操作方法。

在加工较窄的工件时，磨损行为的差异应更明显。到目前为止，这还没有得到证实，因为在对b2=10mm工件的研究中，由于刀具尖端的意外断裂，刀具达到了寿命的结束。这些检验必须在未来重复进行，以验证或伪造假设。磨损研究中对进给和轴向加工联合影响的刀具寿命所确定的刀具寿命。在轴向和径向轴向过程控制中，刀具寿命相对较低，为7.4m<L<8.8m后，加工宽度为b2=10mm的工件，导致刀具尖端断裂导致刀具故障。当用b2=30mm加工工件时，径向轴向策略实现了相同的工具寿命，L=为14.4m作为轴向过程控制，同时提高了生产率。与预测的刀具寿命Lprog=15m或Lprog=18m相比，在实验中获得的刀具寿命较低。此外，在径向和径向轴向变体之间，不能确定刀具寿命的差异。采用φ=45°进料角设计，L=11.8m的工具寿命更低。常规切削加工可提高刀具寿命。而轴向进料的品种刀具寿命为L=17m，而在径向轴向过程控制下，所有L=为19.6m的品种刀具寿命＊大。然而，由于切削边缘断裂导致的刀具过早失效，一种对角线-轴向的机械加工策略导致了实验的失败。随着工件宽度从b2=30mm增加到b2=50mm，记录了工具寿命的下降。这一结果也符合之前进行的工具寿命预测。与预测相比，试验中确定的刀具寿命低于预测，轴向变体的刀具寿命高于径向轴向变体的刀具寿命。

刀具厂家通常通过控制WC晶粒度范围：0.3微米至5微米，来把握基体的性能。WC晶粒度对刀具切削加工中的表现具有重大影响。WC晶粒度越小，刀具越耐磨；反之，WC晶粒度越大，刀具韧性越佳。超细晶粒基体所制成的刀片主要用于加工航空航天工业的被加工材料，譬如：钛合金，铬镍铁合金，高温合金等。此外，将钴含量从6%调整至12％可以显著提高基体的韧性。因此，只需调整基体材料成分，即可满足金属加工应用中刀具对韧性、耐磨性的需求。此外，为了匹配工件材料并满足特定加工要求，选择合适的基体时还要考虑以下五个物理特性： 冲击韧性、横向断裂强度、抗压强度、硬度和热冲击韧性。在许多情况下切削刃处理（钝化）决定了加工的成败。钝化参数由预设定的应用决定。例如，钢的高速精加工所需的切削刃刃口处理完全不同于应用于粗加工的切削刃刃口处理。一般来说，连续车削需要对切削刃进行钝化处理，大多数的钢和铸铁的铣削也是如此。对于苛刻的断续加工，还需加大钝化参数或对切削刃进行T-LAND负倒棱处理。相比之下，当加工不锈钢或高温合金时，需对刀片进行钝化处理以获得小钝化半径，并采纳锋利切削刃，这是因为加工此类被加工材料时，具有容易产生积屑瘤的特性。同样，加工铝时也需要锋利切削刃。螺旋刃设计的好处之一是使得切削加工平滑过度，降低振颤，从而获取更高的表面光洁度。此外，螺旋切削刃可以承受更大的切削载荷，使得在降低切削力的同时，去除更多的金属。螺旋切削刃的刀具的另一个优点是刀具寿命更长，这是因为刀具切削力及切削热更低。

    随切削长度增加,切削力增加,其中法向分力的变化程度比水平分力大,因此法向分力的变化是评价刀具磨损量的一个重要指标。   如果刀具发生磨损,在刃口附近发生塑性变形或破坏状态,就会有不同的声发射可通过测定切削过程中的声发射信号来监测刀具的磨损程度。从信号的变化可在线检查出刀具的磨损。根据随着刀具发生磨损量增加,振幅较大的AE信号逐渐减少的对应关系来检测    判定刀具达到一定磨损量后作为刀具寿命的基准,切削速度(V)与刀具寿命(T)之间的关系如下式所示：VTn=C式中:n,C—常数。此公式被称为刀具寿命方程。n是切削速度对刀具寿命影响程度的指标数值   当n大于1时,在刀具使用寿命范围内,高速切削可使切削长度增长;也就是说,在同一切削用量的情况下,切削速度越快磨损量越小。  当n在0和1之间时,在刀具使用寿命范围内,高速切削可使切削长度缩短。C值越大,切削加工越容易,材料被切削性质越好。   钻孔加工时,n为0.59~3.10,C为1.6×102-3.6×10°。这个刀具寿命方程式( tool life equation)是以相同的磨损量,并假设加工精度对刀具寿命没有影响,只针对刀具材料和加工性质本身而获得的,即如果达到相同的磨损量,不管加工精度如何,均假定刀具已达到使用寿命。     以上通过刀具磨损及由此产生的各种现象,以及各现象之间的关系来判定刀具的使寿命。除此之外,根据加工表面质量、刀具的刃磨费用、刀具一次刃磨持续使用时间用等经济方面因素也可被用来衡量刀具的使用寿命,在生产实践中,有时也可以通过加工时间和加工量来衡量刀具的使用寿命。