随着我国经济的飞速发展和建设需求的不断增长,硬岩掘进机已逐步成为铁路、公路交通的隧道工程中最为广泛使用的装备。刀具磨损直接影响施工成本及掘进效率,是硬岩掘进施工过程中亟待解决的重要问题。但是目前缺少较为准确的对刀具磨损量进行定量计算的方法。本文为了对刀具磨损量以及刀具寿命进行估算,进行了以下研究工作:采用有限元方法建立了滚刀与岩石相互作用模型,模拟了单刀破岩的过程。对破岩过程中盘形滚刀的受力与运动情况进行分析,提取了滚刀所受垂直力以及滑移量。并依据体积磨损量与摩擦能量之间的关系建立方程,对刀具磨损量以及刀具寿命进行了估算。最后对不同操作参数及地质参数下的刀具磨损情况进行了规律性研究。研究结果表明:利用数值模拟方法模拟单刀破岩过程,直接提取垂直力、滑移量,根据摩擦能量估算刀具磨损量及使用寿命的方法是可行的。在地质条件、安装半径、刀盘转速都相同条件下,滚刀存在一个最佳贯入度使得磨损量最小。在地质条件、贯入度、刀盘转速都相同条件下,安装半径增大会使刀具磨损量增大。在地质条件、贯入度、安装半径都相同条件下,刀盘转速增大会使刀具磨损量增大。同操作参数条件下,不同岩石对刀具磨损情况有所不同。研究结果为了解刀具磨损情况,较准确预估刀具寿命,确定刀具更换周期提供了参考。