Розроблено об'ємну нелінійну модель на підставі методу скінченних елементів (МСЕ) розподілу температури у зоні різання, що дозволяє простежити зміну розподілу температури у разі врізання інструменту та у ході його охолодження після закінчення процесу різання. Запропоновано модель для визначення тривимірного напруженого стану різальної частини інструменту за одночасної дії теплових і силових навантажень. За допомогою даного варіаційно-градієнтного методу здійснено модернізацію МСЕ, що визначає напружений стан інструменту практично у реальному масштабі часу. Зроблено об'ємний опис механічних навантажень на передній та задній гранях. Розроблено модель розрахунку міцності ріжузального інструменту, що найбільш точно враховує реальні умови процесу різання. Доведено, що одержані розрахунки для розподілу напруг у різальній частині твердосплавного інструменту дають можливість визначати його міцність для різних умов обробки, обирати умови обробки, які гарантують надійну роботу інструменту. За допомогою даної моделі встановлено взаємозв'язок між зносом різця та величиною його термопружних напруг, що дозволяє визначити параметри процесу різання, які підвищують стійкість інструменту.

Теоретично й експериментально досліджено кінетику зношування та механізм відмови твердосплавних різців. Встановлено, що технологічні та експлуатаційні параметри процесу зношування інструмента можуть бути ураховані просторово-часовою моделлю. Кінетика затуплення важконавантажених твердосплавних різців має подвійний характер, описаний кусково-експоненціальною залежністю. Коефіцієнти розробленої моделі затуплення твердосплавних різців оцінюють опір інструмента за різним механізмом затуплення. Термодифузійне карбонітридне покриття збільшує період стійкості різців ВК8 під час точіння деталей з чавуну в 1,2 - 4,0 рази та величини приробочного зносу - в 1,2 - 6,0 разів.

Досліджено питання підвищення працездатності різальних змінних пластин з кераміки у разі обробки поліпшених і загартованих сталей та чавунів високої міцності за рахунок розробки та створення нових конструкцій багатошарових пластин, що поєднують зносостійкість різальної кераміки з міцністю твердосплавної підложки. Запропоновано новий підхід до розробки багатошарових пластин підвищеної зносостійкості, за яким основним показником якості, який визначає величину термічних напружень у процесі виготовлення та експлуатації пластин, є термомеханічна сумісність компонентів та їх часткове співвідношення. Розроблено конструкцію шаруватої різальної пластини, реалізація якої дає змогу підвищити працездатність інструменту та розширити межі його застосування, зокрема використовувати за умов ударних навантажень та для чорнової обробки матеріалів. На підставі результатів досліджень розроблено технічну документацію на нові конструкції шаруватих пластин.