鑽石刀具是目前超精密加工領域的主要切削刀具，其切削刀具一般質量大於0.1g，最小徑長不小於2mm，可實現鏡面加工，可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度，切削出來的效果非常光亮，是理想的超精密加工刀具。鑽石刀具可分為天然鑽石刀具（ND刀具）和人造鑽石刀具（MCD和CVD刀具）。
天然鑽石材料（ND）
天然金剛石約98%屬於Ia型氮[N]（~2500ppm）天然金剛石的形成大部份是在至少25億年的巖石中產生，而且大約在140~200公裡的地底下形成，在這個深度下的強大壓力(每平方基葉150萬磅）和極高溫度（約2800℃)造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起，而形成的晶體結構。經過火山爆發，強烈的能量猛烈推擠含有金剛石的古老巖石，然後迅速的被巖漿或熔解的石頭帶到地面。由於天然鑽石刀具擁有高硬度、高耐磨性與高熱傳導係數，因此很早就被應用於製作切削工具，近年來隨著科技進度，對加工品質與誤差的要求越來越高，天然鑽石刀具(ND刀具)被廣泛應用在光學元件加工。
天然鑽石刀具類別
根據不同工況所採用的設備(數控工具機、CNC加工中心等)、切削工藝的不同，天然鑽石可根據需要焊接在不同的刀體上，製作成不同的切削刀具，常用的天然鑽石刀具種類有：天然鑽石刀片(單晶刀粒)、單晶金剛石車刀、單晶銑刀、單晶倒角刀、天然鑽石高光刀、單晶球銑刀等。
天然鑽石刀具應用
天然鑽石刀具應用領域按照行業劃分主要用於鐘錶行業、數碼行業、有機玻璃亞克力、銅鋁製品、汽車行業、光學行業、印刷行業、國防工業/航空航天、珠寶首飾、醫療器械等。其中天然鑽石刀具在光學領域中應用非常廣泛，其典型零部件如下：
1、光學鏡頭行業比如：攝像機鏡頭、行車記錄儀鏡頭、長焦鏡頭、醫療機械鏡頭、手機鏡頭、投影儀鏡頭、(非)球面透鏡及Fresnel透鏡模仁的加工、菲涅爾透鏡。
2、眼鏡行業：眼鏡鏡片、隱形眼鏡。
3、數碼電子行業：電視機及電腦的液晶顯示器核心配件光學膜的ROLL芯與平板芯加工、手機外緣鏡面、手機key按鈕鏡面、手機電筒外緣鏡面。
4、汽車行業：HUD系統、夜間行駛光學系統、活塞、鋁輪轂、鋁製發動機缸體等汽車製造產業的核心配件加工。
5、航天行業：夜間飛行用特殊護眼鏡、飛機窗口。
6、醫療行業：血液分析包、及細手術用刀。
7、軍工行業
8、其他光學：纖維光學、太陽能集光板、半導體製造設備配件、VR光學元件加工。
天然鑽石刀具選擇
天然鑽石刀具的品質與鑽石品級有很大的關係，如果盲目選擇了一些低品級的鑽石刀具，品質、服務沒有保障，雖然花了更貴的錢，質量卻一般，可能出現刀具不耐磨、報廢率高，加工效果差、費力費時。要選擇靠譜的天然鑽石刀具廠家，採用高硬度、高耐磨的高品級單晶鑽石材質，使用進口設備精磨，製造高鋒利的切削刃。
天然鑽石刀具應用效果
(1)光學鏡片加工領域：為保證加工出的各種凹、凸透鏡片及菲涅爾鏡片的模具能有非常理想的曲率半徑，並且有非常高的複製性及穩定性，模仁車刀刀尖夾角最小做到15°，刀尖圓弧500nm，波紋度10nm，即使圓弧在很大的情況下，波紋度也能控制在100nm以下，在加工拋物線刀具時，波紋度也能達到100nm，曲率半徑的誤差可達200nm，在高倍顯微鏡下，刃口光滑無缺陷，前後刀面的光潔度2nm。
(2) 印刷機械行業：輥筒是印刷機械的核心部件，其表面光潔度、幾何精度的高低會對印刷品的質量產生重要影響，尤其是在印製精美印刷品時，絲毫的誤差都會降低印刷品的整體效果，使對開印刷產品兩邊發虛或失真，因此對於製造印刷機輥筒的模具要求也極高。在對輥筒光學模具進行加工時，工具機選擇大型輥筒光學模具超精密加工工具機，輥筒的表面粗糙度低於10納米，保證較高的加工效率和良品率。