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超硬材料车刀包括金刚石车刀和立方氮化硼车刀.金刚石车刀可分为三大类:天然单晶金刚石车刀、人造聚晶金刚石车刀和聚晶金刚石复合刀片车刀。金刚石的固有有特性使得金刚石刀具的切削刃钝圆半径可以磨的非常小（一般为0.1μm-0.6μm,特殊精心研磨的最小可达几个纳米)刀具表面粗糙度也非常小,因而刀刃非常锋利又不易产生积屑瘤,因此金刚石是高速、精密和超精密镜面切削刀具最理想的材料。
金刚石车刀主要用于有色金属及其合金（铝、铜）、巴氏合金、非电解镍、塑料、单晶锗、单晶硅、奶酸钾等材料的超精密切削，加工表面粗糙度可达RS≤0.01μm。单晶天然金刚石具有各向异性（即不同晶面上强度、硬度和耐磨性差异很大，可在100倍—500倍范围内变化，故制造时应考虑刃磨方向），因此在设计与制造刀具时要进行定向。人造聚晶金刚石和聚晶金刚石复合刀片车刀材料本身为各向异性，强度和抗冲击能力比单晶金刚石车刀高，可用于加工高硬度耐磨难加工有色金属及非金属材料，如高硅铝合金、强化塑料、耐火材料、陶瓷、硬质合金、玻璃、耐磨硬橡胶等。用聚晶金刚石车刀精车硅铝合金，刀具寿命比硬质刀具高50—100倍以上。但金刚石刀具不适宜加工铁族金属材料，因为金刚石的碳和铁有很强的化学亲和力，高温时金刚石中的碳元素会很快扩散到铁中而失去其切削能力。
立方氮化硼车刀有聚晶烧结体和复合刀片两种，主要用于各种淬火钢（50—68HRC）、耐磨铸铁、镍基和钻基合金、喷涂材料、钛合金等高硬度及难加工材料的半精加工及精加工。立方氮化硼车刀一般不适合加工塑性大的钢铁金属和镍基合金，也不适合加工铝合金及铜合金，因易产生积屑瘤。此外，立方氮化硼车刀也不宜于低速切削，通常采用负前角高速切削，以发挥刀具材料的高温硬度优势。
金刚石车刀与立方氮化硼车刀的切削用量与几何参数选择
金刚石车刀的主要几何角度有前角和后角。单晶金刚石脆性大，因此单晶金刚石车刀具有前角和后角都取值较小。后角一般取5°—8°，前角根据加工的材料不同而不同，一般取负值以保证刀尖的强度。单晶金刚石车刀的主偏角一般取kr=30°～90°,多采用45°。
单晶金刚石车刀的进给量一般较小，通常粗加工，f=(0.01～0.02)mm/r；精加工，f=(0.002~0.01)mm/r,对直线刃金刚石车刀，进给量与修光刃带长度有关。加工刚性高的零件，刃带可取大些，进给量可加大；反之，取小值。
单晶金刚石车刀的切削深度（背吃刀量）也很小，粗切时，ap=
单晶金刚石车刀的切削速度可高达（1000～2000）m/min,因此，单晶金刚石车刀的切削速度的选取取决于所使用的超精密机床的动态特性，一般应选择使振动为最小的切削速度。
| 工件材料 | 塑料 | 铝合金、黄铜、紫铜、青铜、玻璃钢 | 陶瓷、玻璃 | 硫化锌、硒酸锌 | 锗、硅、铌酸锂单晶 | 磷酸二氢钾晶体 |
| 前角γ0(°) | 2.5～5 | -5～0 | -20～-15 | -15 | -25 | -45 |
| 工件材料 | 切削速度 /(m/min) | 切削深度 /mm | 进给量 mm/r | 前角γ0 /(°) | 后角α0 /(°) | 刀尖圆弧半径rε/mm |
| 铝合金 | 300-1000 | ～10 | 0.05-0.5 | 0-10 | 5-10 | 0.40-1.2 |
| 铜合金 | 300-1000 | ～10 | 0.05-0.5 | 0-25 | 5-20 | 0.40-1.2 |
| 青铜 | 300-1000 | ～10 | 0.05-0.5 | 0-10 | 5-20 | 0.40-1.2 |
| 硬质合金 | 50-150 | ～2 | 0.10-0.2 | -10-0 | 5-10 | 用圆形刀片 |
| 陶瓷 | 100-600 | ～2 | -0.2 | -10-0 | 5-10 | 0.40-1.2 |
| 玻璃纤维强化塑料 | 100-600 | ～5 | 0.05-0.5 | 0-10 | 5-20 | 0．8-1．0 |
| 硅填充塑料 | 400-800 | ～2 | 0.1-0.5 | - | - | 0．8-1．0 |
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