金剛石是碳的同素異構體，它是自然界已經發現的最硬的一種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導熱效能，在有色金屬和非金屬材料加工中得到廣泛的應用。尤其在鋁和矽鋁合金高速切削加工中，金剛石刀具是難以替代的主要切削刀具品種。可實現高效率、高穩定性、長壽命加工的金剛石刀具是現代數控加工中不可缺少的重要工具。

①天然金剛石刀具：天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了，天然單晶金剛石刀具經過精細研磨，刃口能磨得極其鋒利，刃口半徑可達0.002μm，能實現超薄切削，可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度，是公認的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

②PCD金剛石刀具：天然金剛石價格昂貴，金剛石廣泛應用於切削加工的還是聚晶金剛石(PCD)，自20世紀70年代初，採用高溫高壓合成技術製備的聚晶金剛石(Polycrystauinediamond，簡稱PCD刀片研製成功以後，在很多場合下天然金剛石刀具已經被人造聚晶金剛石所代替。PCD原料來源豐富，其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。

PCD刀具無法磨出極其鋒利的刃口，加工的工件表面質量也不如天然金剛石，現在工業中還不能方便地製造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用於有色金屬和非金屬的精切，很難達到超精密鏡面切削。

CVD金剛石的效能與天然金剛石相比十分接近，兼有天然單晶金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優點，在一定程度上又克服了它們的不足。

（2）金剛石刀具的效能特點：

①極高的硬度和耐磨性：天然金剛石是自然界已經發現的最硬的物質。金剛石具有極高的耐磨性，加工高硬度材料時，金剛石刀具的壽命為硬質合金刀具的lO～100倍，甚至高達幾百倍。

②具有很低的摩擦係數：金剛石與一些有色金屬之間的摩擦係數比其他刀具都低，摩擦係數低，加工時變形小，可減小切削力。

④ 具有很高的導熱效能：金剛石的導熱係數及熱擴散率高，切削熱容易散出，刀具切削部分溫度低。

⑤具有較低的熱膨脹係數：金剛石的熱膨脹係數比硬質合金小几倍，由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小，這對尺寸精度要求很高的精密和超精密加工來說尤為重要。

（3）金剛石刀具的應用：

金剛石刀具多用於在高速下對有色金屬及非金屬材料進行精細切削及鏜孔。適合加工各種耐磨非金屬，如玻璃鋼粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各種耐磨有色金屬，如各種矽鋁合金；各種有色金屬光整加工。

金剛石刀具的不足之處是熱穩定性較差，切削溫度超過700℃～800℃時，就會完全失去其硬度；此外，它不適於切削黑色金屬，因為金剛石(碳)在高溫下容易與鐵原子作用，使碳原子轉化為石墨結構，刀具極易損壞。