Kesici kafa, kalkan makinesinin kritik bir bileşenidir; Tünel açma işlemi sırasında kaya ve toprağı kırma, çamur akışını kolaylaştırma ve tünel yüzeyine destek sağlama işlevlerini yerine getirir.
Mekanik Yapı
Şu anda, kalkan makinesi kesici kafa yapıları temel olarak üç kategoriye ayrılmaktadır: jant teli-tipi, disk-tipi ve hem jant tellerini hem de diskleri birleştiren kompozit yapı. Büyük ve orta-boyutlu kalkan makinesi kesici kafaları genellikle merkezi bir destek konfigürasyonu kullanır. Parçacık geçiş hızı-kesici kafanın açık alanının oranı-, jantlı-tipi kesici kafalar için yaklaşık %67 ve disk-tipi kesici kafalar için %33'tür.
Kesici Malzemeler ve Anahtar Teknolojiler
Bir kalkan makinesinin "dişleri", ön kesici kafasına-monte edilen kesicilerdir. Bu kesicilerin-kayayla doğrudan "yüzleşmenin" gerekli olduğu-çalışma yüzeylerinde sert alaşımlar kullanılır; bu malzemeler yalnızca elmastan sonra ikinci bir sertliğe sahiptir. Kalkan makine kesicileri, aşınma direncini sağlamak için yeterli sertliğe, kırılmayı önlemek için yeterli dayanıklılığa ve darbe kuvvetlerine dayanacak yeterli tokluğa sahip olmalıdır. Bu mukavemeti ve tokluğu belirleyen kritik faktörlerden biri, tungstenli karbür tozunun hazırlanması sırasında tane boyutunun hassas kontrolüdür. Bu alandaki ileri teknolojiler, 9 mikrometreye kadar inceliğe sahip WC (tungsten karbür) tanelerinin üretilmesine olanak sağlamaktadır. İlgili diğer önemli teknolojiler arasında, ultrasonik ve nano{11}}modifikasyonlu kompozit takviye içeren yeni çok-alanlı, çok-ölçekli düzenlenmiş lehimleme tekniklerinin yanı sıra yüksek-karbonlu, yüksek-sertlikteki disk kesiciler için yeni lazer katkılı üretim yöntemleri yer alır.
Yardımcı ve Akıllı Sistemler
Kalkan makinesinin kesme kafasının arkasına bir hidrolik kriko halkası yerleştirilmiştir. Kesici kafanın kayayı çalkalamasını kolaylaştırmak ve toprağı yumuşatmak için bir köpük karışımı enjekte edilir, böylece tünel açma işleminin zorluğu azalır. Modern kesici kafa konfigürasyonları genellikle yumuşak zemin için optimize edilmiş, atmosferik-basınçlı kesici değiştirme yeteneğini de içeren tasarımlara sahiptir. Kesici kafa, kesicilerin çalışma durumunu gerçek zamanlı olarak izleyebilen algılama elemanlarıyla donatılmıştır. Kesici kafanın açılma oranını artırarak, yüksek-basınçlı, yüksek-akışlı merkezi yıkama sistemini entegre ederek ve geri çekilebilir kamera cihazlarıyla desteklenen kesici kafa "pislik{-topaklanma" erken uyarı sistemini- konuşlandırarak-, personelin basınç altında odaya girmesine gerek kalmadan kesici kafanın çalışma bölgesindeki koşulları gözlemlemek mümkündür.
