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在超精密加工中，保證加工表面質(zhì)量的主要因素除了高精度的機床、超穩定的加工環(huán)境外，高質(zhì)量的刀具也是很重要的一個(gè)方面。金剛石具有硬度高、耐磨性好、強度高、導熱性好、與有色金屬摩擦系數低、抗黏結性好以及優(yōu)良的抗腐蝕性和化學(xué)穩定性，可以刃磨出極其鋒利的刀刃，被認為是理想的超精密切削用刀具材料，在機械加工領(lǐng)域尤其是超精密加工領(lǐng)域有著(zhù)重要地位并得到廣泛應用。
2、單晶金剛石的物理特性
金剛石是單一碳原子的結晶體，其晶體結構屬于等軸面心立方晶系(一種原子密度高的晶系)。由于金剛石中碳原子間的連接鍵為sp3雜化共價(jià)鍵，因此具有很強的結合力、穩定性和方向性。它是目前自然界已知的最硬物質(zhì)，其顯微硬度可達10000HV，其它物理特性見(jiàn)表。
二十世紀七十年代后期，在激光核融合技術(shù)的研究中，需要大量加工高精度軟質(zhì)金屬反射鏡，要求軟質(zhì)金屬表面粗糙度和形狀精度達到超精密水平。如采用傳統的研磨、拋光加工方法，不僅加工時(shí)間長(cháng)、費用高、操作難度大，而且不易達到要求的精度。因此，亟需開(kāi)發(fā)新的加工方法。在現實(shí)需求的推動(dòng)下，單晶金剛石超精密切削技術(shù)得以迅速發(fā)展。由于單晶金剛石本身的物理特性，切削時(shí)不易黏刀及產(chǎn)生積屑瘤，加工表面質(zhì)量好，加工有色金屬時(shí)，表面粗糙度可達Rz0.1～0.05μm。金剛石還能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料，如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、未燒結硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強復合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨木材(尤其是實(shí)心木和膠合板、MDF等復合材料)。
3、單晶金剛石刀具的刃磨特點(diǎn)
超精密加工中，單晶金剛石刀具的兩個(gè)基本精度是刀刃輪廓精度和刃口的鈍圓半徑。要求加工非球面透鏡用的圓弧刀具刃口的圓度為0.05μm以下,加工多面體反射鏡用的刀刃直線(xiàn)度為0.02μm;刀具刃口的鈍圓半徑(ρ值)表示了刀具刃口的鋒利程度，為了適應各種加工要求，刀刃刃口半徑范圍從20nm～1μm。
3.1單晶金剛石刀具的晶面選擇
金剛石晶體屬于立方晶系，由于每個(gè)晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之間距離的不同，造成金剛石晶體的各向異性，因此金剛石不僅各晶面表現的物理機械性能不同、其制造難易程度和使用壽命都不相同，各晶面的微觀(guān)破損強度也有明顯差別。金剛石晶體的微觀(guān)強度可用Hertz試驗法來(lái)測定，由于金剛石是典型的脆性材料，其強度數值一般偏差較大，主要依賴(lài)于應力分布的形態(tài)和分布范圍，因此適合用概率論來(lái)分析。當作用應力相同時(shí)，(110)晶面的破損概率大，(111)晶面次之，(100)晶面產(chǎn)生破損的概率小。即在外力作用下，(110)晶面最易破損，(111)晶面次之，(100)最不易破損。盡管(110)晶面的磨削率高于(100)晶面，但實(shí)驗結果表明，(100)晶面較其它晶面具有更高的抗應力、腐蝕和熱退化能力。結合微觀(guān)強度綜合考慮，用(100)面做刀具的前后刀面，容易刃磨出高質(zhì)量的刀具刃口，不易產(chǎn)生微觀(guān)崩刃。
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