При обработке резанием материалов малой теплопроводности существенно возрастает доля теплоты, поступающей в режущий клин инструмента, что приводит к повышению поверхностной и объемной температур в контактной зоне резания и способствует увеличению износа.
Существующие традиционные методы снижения этих температур за счет применения смазывающе-охлаждающих технологических средств (СОТС) не всегда оказываются достаточно эффективными и не соответствуют современным требованиям, увеличивая при этом стоимость операций за счет издержек по разработке и эксплуатации систем подачи СОТС, себестоимости и затрат по их переработке и утилизации. Кроме того, использование СОТС наносит большой экологический ущерб окружающей среде, вызывает патологические изменения в организме человека (депрессия нервной системы, токсическое и канцерогенное воздействие).
При обработке ряда материалов, особенно в аэрокосмической технике, СОТС могут оказывать негативное влияние и на технологическую наследственность детали. Поэтому в мировой практике металлообработки возникает вопрос, связанный с отказом от применения СОТС и переходом на «сухое» резание, при котором актуальной остается проблема снижения температуры инструмента.
Одним из способов нетрадиционного охлаждения является поглощение тепла за счет изменения агрегатного состояния вещества (испарительное охлаждение открытого и закрытого типов, применение легкоплавких веществ), основанного на применении фазовых переходов первого рода.
Опыт использования охлаждения с помощью фазовых переходов первого рода в других технических областях позволяет сделать вывод о возможности применения таких подходов к охлаждению сборных режущих инструментов [1–4]. На основе анализа литературных данных установлено, что способы снижения температуры резания с помощью фазовых переходов первого рода применительно к задачам обработки конструкционных материалов в настоящее время исследованы недостаточно [1, 4, 5].
Установлено, что эффективность технологических процессов определяется размерной стойкостью [1, 6, 7]. По данным [1, 7–9], с физической точки зрения знание размерного износа в качестве характеристики износа предпочтительнее, чем определение износа по задней поверхности, так как это позволяет применять единый подход к описанию процессов изнашивания задней и передней поверхностей.