金刚石刀具

        天然金刚石是目前已知矿物中最硬的物质，主要用于制备刀具车刀。天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01~0.002μm。其中天然单晶金刚石刀具切削刃部位经高倍放大1500倍任然观察到刀刃光滑。天然单晶金刚石车削铝制活塞时Ra为15a~50μm。采用天然单晶金刚石刀具配合精密车床进行精密和超精密加工，可获得镜面表面。

PCD是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料，又称烧结金刚石。聚晶金刚石刀具整体烧结成铣刀，用于铣削加工，PCD晶粒呈无序排列状态，属各向同性，硬度均匀，石墨化温度为550℃。刀具具有高硬度，高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数。刀刃非常锋利等特点。

人造聚晶金刚石复合片（PDC）刀具

        为提高PCD刀片的韧性和可焊性，常将PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片（PCD）。即在硬质合金基底其表面压制一层0.5~1mm厚的PCD烧结而成。复合刀片的抗弯硬度与硬质合金基本一致，硬度接近PCD，故可以替代PCD使用。

CVD金刚石厚膜（TDF）焊接刀具

        金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金刚石厚膜一次焊接至基体（通常为K类硬质合金）上，形成复合片，然后抛光复合片，二次焊接至导体上，刃磨成需要的形状和刃口。金刚石厚膜（金刚石膜厚度达30μm），具有硬度高，耐磨损、摩擦系数小等特点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。

        金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金（K类硬质合金）或陶瓷等基体上层积一层1~25μm金刚石薄膜，无解理面各向同性。薄膜涂层刀具硬度达9800~10000HV。热导率高，室温下导热系数高达2000W/m▪k,而硬质合金刀具导热系数仅为80~100W/m▪k。CVD方法金刚石可以涂层刀任何复杂形状的刀具上，这是聚晶金刚石无法拥有的最显著的优势。

由以上几种金刚石刀具不难看出

        优点：金刚石刀具的弹性模量大，断裂强度高（比氧化铝高3倍），切削刃钝圆半径值可以磨得很小，不易断裂，能长期保持切削刃的锋利程度；金刚石刀具的热膨胀系数小，热变形小。

        缺点：PCD及人造聚晶金刚石复合片（PCD）刀具的刃口锋利性和加工的工件表面质量低于ND，同时其可加工性很差，磨削比小，难以根据刀头的几何形状任意成型。因此目前利用人造聚晶金刚石复合片只能制备车刀，至今还不能制造带断屑槽的可转位刀片和曲面几何形状铣刀。又由于金刚石焊接过程工艺复杂，CVD金刚石厚膜（TDF）焊接刀具也尚未大批量应用。此外，金刚石不是碳的稳定状态，遇热易氧化和石墨化，开始氧化的温度为900-1000K，开始石墨化的温度为1800K，故用金刚石刀具进行切削时须对切削区进行强制风冷或进行酒精喷雾冷却务实刀尖温度降至650℃以下。同时，由于金刚石是由碳原子组成的，它与铁族元素的亲和力大，故不能用金刚石刀具切削钢铁材料。