Запропоновано, обгрунтовано та реалізовано новий підхід до вибору раціональних параметрів процесу фрезерування термопластичних полімерних матеріалів, який передбачає врахування особливостей розподілу тепла у поверхневому шарі, змін його внутрішнього енергетичного стану та формування мікрогеометрії поверхні, що дозволяє забезпечити стабільні фізико-механічні властивості матеріалів на етапі напівчистової обробки та підвищити її продуктивність. На підставі результатів експериментальних досліджень теплових явищ процесу фрезерної обробки визначено вплив параметрів режиму різання і властивостей різального інструменту на стан поверхневого шару полімерних матеріалів, що дозволило одержати регресійні залежності температури на обробленій поверхні. Доведено, що регулювання теплофізичної дії на даний шар полімерів доцільно виконувати за рахунок зміни геометричних параметрів інструменту та параметрів зрізу. Із використанням розроблених математичних моделей для випадку нелінійного та нестаціонарного процесу розповсюдження тепла під час обробки полімерів фрезеруванням встановлено залежність температури у тонких поверхневих шарах матеріалу від фізичних і технологічних параметрів процесу обробки, що дозволяє оцінити ступінь їх деструкції та науково визначити припуски для чистових операцій. Встановлено взаємозв'язок між термомеханічним станом обробленої поверхні полімерів до її обробки, особливостями її мікрогеометрії та структури, а також характером зміни ентальпії, температури склування та товщиною дефектного поверхневого шару. Надано характеристику структурних перебудов у цьому шарі полімерів, сформованому за різних