金剛石集力學、光學、熱學、聲學和光學等眾多的優異性能于一身，具有極高的硬度、摩擦系數小、導熱性高、熱膨脹系數和化學惰性低，是制造刀具的理想材料。

天然金剛石具有硬度高、耐磨損、磨擦系數小、導熱性好等優良特性，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料，使用天然單晶金剮石刀具對精密超精密零件進行切削，始于50年代末期。

后來發展要求加工非球面曲面反射鏡，再發展要求加工大型反射鏡。要求很高的形狀精度和很小的表面粗糙度。

1 加工難加工的有色金屬

在加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，這些材料粘附刀具，不宜加工。利用金剛石的摩擦系數低、與有色金屬親和力小而制成的金剛石刀具可防止金屬與刀具粘結在一起。由于金剛石的彈性模量大，在切削時刃部變形小，對所切削的有色金屬擠壓變形小，使切削過程在小變形下完成，可以提高切削的表面質量。

2 加工難加工的非金屬材料

加工含有大量高硬度質點的難加工非金屬材料，如玻璃纖維增強塑料、填硅材料、硬質碳纖維/環氧樹脂復合材料時，材料的硬質點使刀具的磨損嚴重，用硬質合金刀具難以加工，而金剛石刀具的硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。

3 超精密加工

隨著現代集成技術的問世，機加工向高精度方向發展，對刀具性能提出了相當高的要求。由于金剛石摩擦系數小、熱膨脹系數低、導熱率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它物質的親和力小，不易產生積屑瘤，發熱量小，導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較高質量的表面。