金剛石刀具主要適合于加工非金屬材料、有色金屬及其合金。金剛石的熱穩(wěn)定性比較差，切削溫度達到800℃時，就會失去其硬度。金剛石刀具不適合于加工鋼鐵類材料，因為，金剛石與鐵有很強的化學(xué)親和力，在高溫下鐵原子容易與碳原子相互作用使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)，刀具極容易損壞。

單晶金剛石刀具，在超精密車床上可實現(xiàn)鏡面加工。單晶金剛石刀具是目前超精密切削加工領(lǐng)域中最主要的刀具，其刃口可磨得非常鋒利，刃口鈍圓半徑可達20~30nm，加工工件表面粗糙度值極小，可達Ra0.01μm的鏡面水平，且刀具壽命很高，刃一次可以使用幾百個小時。目前，單晶金剛石刀具廣泛應(yīng)用于加工計算機磁盤基片、錄像機磁鼓、激光反射鏡、各種天文望遠鏡、顯微鏡、光學(xué)儀器等。

聚晶金剛石(PCD)刀具主要用于加工耐有色金屬及其合金和非金屬材料，與硬質(zhì)合金刀具相比，能在很長的切削過程中保持鋒利刃口和切削效率，使用壽命遠遠高于硬質(zhì)合金刀具。PCD的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，據(jù)統(tǒng)計，車削占37.6%、鏜削占27.1%、面銑占20%、鉸削占14.1%、鉆削占1.2%。目前，PCD刀具已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、航空航天工業(yè)、國防工業(yè)中一些難加工的有色金屬及其合金零部件的高速精密加工。據(jù)統(tǒng)計，在PCD刀具的使用領(lǐng)域中，汽車、摩托車占53%，飛機占10%，木材及塑料加工占26%，其他占11%。

聚晶金剛石面銑刀、鏜刀、車刀、鉸刀、復(fù)合孔加工等數(shù)控刀具等正大量應(yīng)用于高強度、高硬度硅鋁合金零部件自動生產(chǎn)線上，如用于加工汽車和摩托車發(fā)動機鋁合金活塞的裙部、銷孔、汽缸體、變速箱、化油器等。由于這些零件材料含硅量較高(質(zhì)量分數(shù)達12%)，并且大多數(shù)采用流水線方式大批量生產(chǎn)，對刀具壽命要求較高，硬質(zhì)合金刀具難以勝任，而PCD刀具壽命遠高于硬質(zhì)合金刀具，是硬質(zhì)合金刀具壽命的幾十甚至幾百倍，且粒度大的PCD刀具有更優(yōu)良的耐性，可保證零件的尺寸穩(wěn)定性，并可大大提高切削速度、加工效率和工件的加工質(zhì)量。在加工硅含量較高的鋁合金時，除PCD刀具外，其他所有的刀具都在很短的時間內(nèi)產(chǎn)生嚴重的磨損而不能繼續(xù)切削。

此外，PCD刀具還非常適合對難加工非金屬材料(如木材、人造板材、強化復(fù)合地板、碳纖維增強塑料、石墨、陶瓷、石材等)進行加工。

PCD刀具從結(jié)構(gòu)上主要可分為焊接式PCD刀具和可轉(zhuǎn)位式PCD刀片。PCD刀片可分為整體聚晶金剛石刀片和聚晶金剛石復(fù)合刀片。目前，大多數(shù)使用的PCD刀片都是與硬質(zhì)合金基體燒結(jié)而成的復(fù)合刀片，以提高PCD刀片的韌性和便于焊接。即在硬質(zhì)合金的基體上燒結(jié)一層約0.7mm厚的PCD，這種刀片的抗彎強度和硬質(zhì)合金基本一致，硬度接近整體 PCD，且可焊性好，重磨容易，成本低。

近年來焊接式PCD刀具中發(fā)展較快的品種是帶標準刀柄的PCD刀具，如帶柄PCD銑刀、PCD鏜刀、PCD鉸刀等，刀柄型式主要為圓柱柄、錐柄和HSK柄?？赊D(zhuǎn)位式PCD刀片是在硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片上鑲裝一塊PCD刀坯再經(jīng)刃磨而成的，可裝夾在各種數(shù)控機床的刀桿、刀夾或刀盤上，用于高可靠性的大批量加工。隨著數(shù)控機床、加工中心及自動生產(chǎn)線的日益普及，可轉(zhuǎn)位式PCD刀片的使用越來越多，其刀具壽命較硬質(zhì)合金刀具可提高幾十倍。

CVD金剛石不含任何金屬或非金屬添加劑，力學(xué)性能兼具單晶金剛石和PCD的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它們的不足。大量實踐表明，焊接型CVD金剛石刀具的使用壽命超過PCD刀具，其抗沖擊性優(yōu)于單晶金剛石。因此，CVD金剛石被認為是非鐵類材料加工工業(yè)中理想的工具材料，如鋁、硅鋁合金、銅、銅合金、石墨以及各種增強玻璃纖維和碳纖維結(jié)構(gòu)材料的加工等。CVD金剛石薄膜涂層數(shù)控刀具(以整體硬質(zhì)合金刀具為主)多應(yīng)用于銑削、車削、鉆削、鉸削及锪削加工高強度鋁合金、纖維加強金屬層板、碳纖維熱塑性復(fù)合材料、鎂合金、石墨、陶瓷等零部件，滿足高速、高壽命、干式機加工技術(shù)要求。