Na základe praktických požiadaviek výrobcov nožových hláv TBM bol stanovený základný pracovný postup pri navrhovaní nožových hláv. Integráciou podmienok geologického tunelovania, štrukturálnych parametrov frézy a parametrov prevádzkového tunelovania boli vyvinuté výpočtové modely pre kľúčové konštrukčné prvky-, ako je rozloženie frézy, konfigurácia otvoru a konštrukcia tela frézy-, čo viedlo k návrhu zodpovedajúcej metodológie návrhu na zlepšenie prispôsobivosti frézy TBM špecifickým geologickým prostrediam. Tento konštrukčný pracovný postup zahŕňa výber typu tela žacej hlavy, usporiadania nožov, konštrukcie žľabu a konštrukcie nosnej konštrukcie.
V praktických inžinierskych aplikáciách sa výber fréz a určenie primárnych prevádzkových parametrov (vrátane vzdialenosti fréz, hĺbky prieniku, ťahu a krútiaceho momentu) musí riadiť prevládajúcimi geologickými podmienkami. Nástroje ako ANSYS sa používajú na vykonávanie simulácií na analýzu mechanického výkonu (konkrétne na hodnotenie maximálnej deformácie a úrovne napätia), zatiaľ čo na analýzu účinnosti odstraňovania bahna sa používajú simulácie metódy diskrétnych prvkov (DEM). Okrem toho je možné použiť metódu rekonštrukcie kmeňa-založenú na BP neurónových sieťach a analýze konečných prvkov (FEA)-na monitorovanie napätia na kritických miestach reznej hlavy TBM, čím sa riešia problémy spojené s monitorovaním napätia v náročných prevádzkových podmienkach.
Konštrukcia frézy musí efektívne riešiť zložité geologické prostredia vrátane vysoko{0}}tvrdých vrstiev hornín, piesočnatých vrstiev bohatých na vodu{1} a zložených zemných útvarov. Predovšetkým dizajn nožových hláv pre-čelné TBM z tvrdej horniny používané pri ťažbe uhlia sa líši od konštrukcie konvenčných TBM z tvrdej horniny, pretože musia spĺňať špecifické rozmerové a hmotnostné obmedzenia stanovené požiadavkami na podzemnú dopravu a montáž. Dizajnové inovácie sú často prispôsobené tak, aby spĺňali špecifické požiadavky projektu; príklady zahŕňajú cielené konštrukčné prvky prijaté pre „kaukazské“ hardrockové TBM-, ako sú synchrónne tunelovanie a technológia vzpriamovania segmentov, aktívne kĺbové systémy a obojsmerne rotujúce nožové hlavy.
