赵海鸣，舒标，夏毅敏，郑伟

(1.中南大学机电工程学院，湖南 长沙 410083;2.中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙 410083)

随着隧道和地下空间技术的快速发展，隧道掘进机(TBM)在硬岩隧道掘进中扮演着越来越重要的作用。刀具在TBM工作过程中将岩石破碎，其切削性能直接影响TBM的工作效率。目前，盘形滚刀由于有着高效的切削性能，在硬岩隧道掘进机破岩时起着重要作用。在施工过程中，滚刀的工作条件极其恶劣，消耗量极大，频繁的换刀严重影响了施工进度。滚刀刀圈失效形式包括正常磨损、非正常磨损、卷边、打刃、移位和崩裂等损坏形式，正常磨损为滚刀刀圈损坏的主要形式［1－2］。在滚刀的磨损以及磨损预测方面的研究，科罗拉多矿业学院模型(CSM)［3］根据不同岩石对滚刀刀圈的不同磨损程度提出磨蚀性指数(CAI)来预测滚刀寿命。挪威科技大学模型(NTU)［4］提出滚刀寿命指数(CLI)，即用一个特定的磨耗值(AV)来预测滚刀寿命。王礼惠等［5］运用比能法，根据实际施工数据的变化来预测滚刀刀圈半径的减少量。张照煌［6］提出弧长磨损量的概念，根据滚刀刀圈上每点切削岩石所走过的弧长长度预测磨损量。李笑等［7］利用滚刀在前一段时间的实际磨损数据，建立一种基于多元非线性回归预测模型来对滚刀磨损量进行预测。上述的滚刀磨损预测模型集中关注于滚刀切削岩石的力学特性、工程实际数据、岩石特性，并以此为依据来评判滚刀的磨损性能，较少考虑滚刀自身的性能;部分研究虽然指出了滚刀的磨损形式，但较少对磨损机制深入研究，并鲜有从磨损时材料去除机制来评判滚刀磨损性能以及进行滚刀寿命预测。……