金剛石是碳的同素異構體之一，是迄今為止自然界發現的最硬的一種材料。天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了，但由于資源的稀缺性，限制了其推廣應用。自從出現了人工合成的金剛石，其在切削加工中才被人們廣泛關注，并發展出了聚晶金剛石和涂層金剛石等刀具產品，并在金屬與非金屬加工中得以較為廣泛的應用。近年來，隨著數控機床的普遍應用和數控加工技術的迅速發展，可實現高效率、高穩定性、長壽命加工的金剛石刀具的應用日漸普及，金剛石刀具已成為現代數控加工中不可缺少的重要工具之一。
金剛石刀具的種類
金剛石刀具材料的性能特點如下：
1)極高的硬度和耐磨性。天然金剛石的顯微硬度達10000HV,金剛石具有極高的耐磨性，天然金剛石的耐磨性為硬質合金的80~120倍，人造金剛石的耐磨性為硬質合金的60~80倍。加工高硬度材料時，金剛石刀具的壽命為硬質合金刀具的10~100倍，甚至高達幾百倍。
2)各向異性的問題。單晶金剛石晶體不同晶面及晶向的硬度、耐磨性、微觀強度、研磨加工的難易程度以及與工件材料之間的摩擦系數等相差很大，因此，設計和制造單晶金剛石刀具時，必須正確選擇晶體方向，對金剛石原料必須進行晶體定向。金剛石刀具的前、后面的選擇是設計單晶金剛石刀具的一個重要問題。聚晶金剛石刀具材料可克服單晶金剛石的各向異性缺陷。
3)摩擦系數。金剛石刀具具有很小的摩擦系數。金剛石與一些有色金屬之間的摩擦系數比其他刀具都小，約為硬質合金刀具的一半。通常在0.1~0.3之間。如金剛石與黃銅、鋁和純銅之間的摩擦系數分別為0.1、0.3和0.25。對于同一種加工材料，天然金剛石刀具的摩擦系數低于人造金剛石刀具。摩擦系數小，則切削加工變形小，可減小切削力。
4)切削刃非常鋒利，加工表面粗糙度值很小。金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利，切削刃鈍圓半徑r一般可達0.1~0.5μm。天然單晶金剛石刀具可高達0.002~0.008μm。因此，天然金剛石刀具能進行超薄切削和超精密加工。加工表面的表面粗糙度值可達Ra0.1~0.3μm,高的可達Ra0.001μm。
5)優異的導熱性。金剛石具有很高的導熱性。金剛石的熱導率為硬質合金的1.5~9倍，為銅的2~6倍。由于熱導率及熱擴散率高，切削熱容易散出，刀具切削區域溫度低。
6)較低的熱膨脹系數和較大的彈性模量。金剛石的熱膨脹系數比硬質合金小，約為高速鋼的1/10。因此金剛石刀具不會產生很大的熱變形，即由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小，同時較大的彈性模量使切削刃不易變形，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。
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