然而，刀具的快速發展是在18世紀後期，伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。1783年，法國的勒內首先制出銑刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產。
那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和．懷特發明高速鋼。1923年，德國的施勒特爾發明硬質合金。
在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。
由於高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴，刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949～1950年間,美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司取得關於陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沈積法，生產碳化鈦塗層硬質合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沈積法，在硬質合金或高速鋼刀具表面塗覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面塗層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。
刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。
按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀具又可分為三類。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。
各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結構刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。
刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內孔套裝在機床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。
帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等壹般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推力，並借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄壹般適用於較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。
刀具的工作部分就是產生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準部分，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、內表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導刀具。
刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。整體結構是在刀體上做出切削刃；焊接結構是把刀片釬焊到鋼的刀體上；機械夾固結構又有兩種，壹種是把刀片夾固在刀體上，另壹種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。硬質合金刀具壹般制成焊接結構或機械夾固結構；瓷刀具都采用機械夾固結構。
刀具切削部分的幾何參數對切削效率的高低和加工質量的好壞有很大影響。增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經前面的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削刃的強度，減小刀頭的散熱體積。
在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(粗、精加工)等，必須根據具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指制造和測量用的標註角度在實際工作時，由於刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變，實際工作的角度和標註的角度有所不同，但通常相差很小。
制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，並不易變形。
通常當材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現代仍是應用最廣的刀具材料，其次是硬質合金。
聚晶立方氮化硼適用於切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質合金可轉位刀片現在都已用化學氣相沈積法塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發展的物理氣相沈積法不僅可用於硬質合金刀具，也可用於高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁，使刀具在切削時的磨損速度減慢，塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1～3倍以上。
由於在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質中工作的零件，其應用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況，刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料；進壹步發展刀具的氣相沈積塗層技術，在高韌性高強度的基體上沈積更高硬度的塗層，更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾；進壹步發展可轉位刀具的結構；提高刀具的制造精度，減小產品質量的差別，並使刀具的使用實現最佳化。
塗層的切削性能明顯優於TiN塗層。加工Inconel178的刀具壽命盡管PVD塗層顯示出很多優點，但壹些塗層如Al2O3和金剛石則傾向於采用CVD塗層技術。Al2O3是壹種耐熱和抗氧化很強的塗層，它能夠將刀具體和切削產生的熱量隔離開。通過CVD塗層技術，還可以綜合各種塗層的優點，以達到最佳的切削效果，滿足切削加工的需要。
例如。TiN具有低摩擦特性，可減少塗層組織的損耗，TiCN可降低後刀面的磨損，TiC塗層硬度較高，Al2O3塗層具有優良的隔熱效果等。塗層硬質合金刀具與硬質合金刀具相比，無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大提高。車削硬度在HRC45~55的工件，低成本的塗層硬質合金可實現高速車削。近年來，壹些廠家應用改進塗層材料等方法，使塗層刀具的性能有了極大的提高。如美、日的壹些廠家采用瑞士AlTiN塗層材料和新塗層專利技術生產的塗層刀片，硬度高達HV4500~4900，可在498.56m/min的速度時切削硬度HRC47~58的模具鋼。在車削溫度高達1500~1600°C時仍然硬度不降低、不氧化，刀片壽命為壹般塗層刀片的4倍，而成本只有30%，且附著力好。陶瓷材料 陶瓷刀具材料隨著其組成結構和壓制工藝的不斷改進，特別是納米技術的進展，使得陶瓷刀具的增韌成為可能，在不久的將來，陶瓷可能繼高速鋼、硬質合金以後引起切削加工的第3次革命。
陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強度(抗彎強度為750~1000MPa)，耐磨性好，化學穩定性好，抗粘結性能良好，摩擦系數低且價格低廉等優點。不僅如此，陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度，1200°C時硬度達到HRA80。正常切削時，陶瓷刀具耐用度極高，切削速度可比硬質合金提高2~5倍，特別適合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可切削硬度達HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵等。常用的有：氧化鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷、金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷。
氧化鋁基陶瓷刀具比硬質合金有更高的紅硬性，高速切削狀態下切削刃壹般不會產生塑性變形，但它的強度和韌性很低，為改善其韌性，提高耐沖擊性能，通常可加入ZrO或TiC和TiN的混合物，另壹種方法是加入純金屬或碳化矽晶須。氮化矽基陶瓷除紅硬性高以外，還具有良好的韌性，與氧化鋁基陶瓷相比，它的缺點是在加工鋼時易產生高溫擴散，加劇刀具磨損，氮化矽基陶瓷主要應用於斷續車削灰鑄鐵及銑削灰鑄鐵。金屬陶瓷是壹種以碳化物為基體材料，其中TiC為主要的硬質相(0.5~2?m)，它們通過Co或Ti粘結劑結合起來，是壹種與硬質合金相似的刀具，但它具有較低的親和性、良好的摩擦性及較好的耐磨性。它比常規硬質合金能承受更高的切削溫度，但缺乏硬質合金的耐沖擊性、強力切削時的韌性以及低速大進給時的強度。
近年通過大量的研究、改進和采用新的制作工藝，其抗彎強度和韌性均有了很大提高，如日本三菱金屬公司開發的新型金屬陶瓷NX2525及瑞典山德維克公司開發的金屬陶瓷刀片新品CT系列和塗層金屬陶瓷刀片系列，其晶粒組織的直徑細小至1?m以下，抗彎強度和耐磨性均遠高於普通的金屬陶瓷，大大拓寬了其應用範圍。立方氮化硼(CBN) CBN的硬度和耐磨性僅次於金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷相比，其耐熱性和化學穩定性稍差，但沖擊強度和抗破碎性能較好。它廣泛適用於淬硬鋼(HRC≥50)、珠光體灰鑄鐵、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工，與硬質合金刀具相比，其切削速度可提高壹個數量級。
CBN含量高的復合聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬度高、耐磨性好、抗壓強度高及耐沖擊韌性好，其缺點是熱穩定性差和化學惰性低，適用於耐熱合金、鑄鐵和鐵系燒結金屬的切削加工。PCBN刀具中CBN顆粒含量較低，采用陶瓷作粘結劑，其硬度較低，但彌補了前壹種材料熱穩定性差、化學惰性低的特點，適用淬硬鋼的切削加工。
陶瓷和PCBN刀具切削淬硬鋼的殘余應力在切削灰鑄鐵和淬硬鋼時，可選擇陶瓷刀具或CBN刀具，為此，應進行成本效益和加工質量分析，以確定選擇哪壹種。圖3為Al2O3、Si3N4和CBN刀具加工灰鑄鐵後刀面磨損情況，PCBN刀具材料切削性能優於Al2O3和Si3N4。但在淬硬鋼幹式切削時，Al2O3陶瓷的成本低於PCBN材料。陶瓷刀具有良好的熱化學穩定性，但卻不及PCBN刀具的韌性和硬度。在切削硬度低於HRC60以下和采用小進給量時，陶瓷刀具是較好的選擇。PCBN刀具適於切削硬度高於HRC60的工件，尤其在自動化加工和高精度加工時更為適用。
除此之外，在相同後刀面磨損情況下，PCBN刀具切削後的工件表面殘余應力也比陶瓷刀具相對穩定。使用PCBN刀具幹式切削淬硬鋼還應遵循以下原則：在機床剛性允許條件下盡可能選擇大切深，這樣切削區生成的熱量使得刃前區金屬局部軟化，能有效降低PCBN刀具的磨損，此外，在小切深時還應考慮采用PCBN刀具導熱性差而使得切削區熱量來不及擴散，剪切區也能產生明顯的金屬軟化效應，減小切削刃的磨損。
超硬刀具的刀片結構及幾何參數刀片形狀及幾何參數的合理確定對充分發揮刀具切削性能是至關重要的。按刀具強度而言，各種刀片形狀的刀尖強度從高到低依次為：圓形、100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、35°菱形。刀片材料選定後，應選用強度盡可能高的刀片形狀。硬車削刀片也應選擇盡可能大的刀尖圓弧半徑，用圓形及大刀尖圓弧半徑刀片粗加工，精加工時的刀尖圓弧半徑約為0.8?m左右。淬硬鋼切屑為紅而酥軟的緞帶狀，脆性大，易折斷，不粘結，淬硬鋼切削表面質量高，壹般不產生積屑瘤，但切削力較大，特別是徑向切削力比主切削力還要大，所以，刀具宜采用負前角(go≥-5°)和較大的後角(ao=10°~15°)。主偏角取決於機床剛性，壹般取45°~60°，以減少工件和刀具顫振。超硬刀具切削參數及對工藝系統的要求切削參數的選擇工件材料硬度越高，其切削速度應越小。使用超硬刀具進行硬車削精加工的適宜切削速度範圍為80～200m/min，常用範圍為10～150m/min；采用大切深或強力斷續切削高硬度材料，切速應保持在80～100m/min。壹般情況下，切深為0.1～0.3mm之間。加工表面粗糙度低的工件，可選小的切削深度，但不能太小，要適宜。進給量通常可以選擇0.05～0.25mm/r之間，具體數值視表面粗糙度值和生產率要求而定。當表面粗糙度Ra=0.3～0.4?m時，采用超硬刀具進行硬車削比用磨削經濟得多。
對工藝系統的要求除選擇合理的刀具外，采用超硬刀具進行硬車削對車床或車削中心並無特殊要求，若車床或車削中心剛度足夠，且加工軟的工件時能得到所要求的精度和表面粗糙度，即可用於硬切削。為了保證車削操作的平穩和連續，常用的方法是采用剛性夾緊裝置和中等前角刀具。若工件在切削力作用下其定位、支承和旋轉可以保持相當平穩狀態，現有的設備就可采用超硬刀具進行硬車削。超硬刀具在硬車削中的應用采用超硬刀具進行硬車削，此項技術經過十幾年的發展及推廣應用，獲得了巨大的經濟效益和社會效益。下面以軋輥加工等行業為例，說明超硬刀具在生產中的推廣應用情況。
軋輥加工行業國內許多大型軋輥企業已使用超硬刀具對冷硬鑄鐵、淬硬鋼等各類軋輥進行荒車、粗車和精車，均取得了良好的效益7平均提高加工效率2～6倍，節約加工工時和電力50%～80%。如武漢鋼鐵公司軋輥廠對硬度為HS60～80的冷硬鑄鐵軋輥粗車、半精車時，切削速度提高了3倍，每車1根軋輥，節約電力、工時費四百多元，節約刀具費近壹百元，取得了巨大的經濟效益。如我校用FD22金屬陶瓷刀具車削HRC58～63的86CrMoV7淬硬鋼軋輥時(Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=0.8mm)，單刃連續切削軋輥路徑達15000m(刀尖後刀面磨損帶的最大寬度VBmax=0.2mm)，滿足了以車代磨的要求。工業泵加工行業目前國內碴漿泵生產廠的70%～80%已采用超硬刀具。
碴漿泵廣泛應用於礦山、電力等行業，是國內外急需的產品，其護套、護板是HRC63～67的Cr15Mo3高硬鑄鐵件。過去由於各種刀具難以車削這種材料，所以只得采用退火軟化後粗加工，然後再淬火加工的工藝。采用超硬刀具以後，順利實現了壹次硬化加工，免除了退火再淬火2道工序，節約了大量工時和電力。
汽車加工行業在汽車、拖拉機等行業中的曲軸、凸輪軸、傳動軸的加工，刃具、量具的加工和設備維修中，經常會碰到淬硬工件的加工難題。如我國某機車車輛廠，在設備維修中需要對軸承內圈進行加工，軸承內圈(材料GCr15鋼)的硬度為HRC60，內圈直徑為f285mm，采用磨削工藝，磨削余量不均勻，需2h才能磨好；而先用超硬刀具，僅用45min就加工成壹個內環。
結語：經過多年的研究和探索，我國在超硬刀具方面取得了很大的進展，但是，超硬刀具在生產中的應用還不廣泛。原因主要有以下幾個方面：生產企業、操作者對采用超硬刀具進行硬車削的效果了解不夠，普遍認為硬材料只能磨削；認為刀具成本太高。硬車削最初的刀具成本比普通硬質合金刀具高(如PCBN比普通硬質合金貴十多倍)，但其分攤在每個零件上的成本比磨削還低，且帶來的效益比普通硬質合金要好得多；對超硬刀具加工機理研究不夠；超硬刀具加工的規範不足以指導生產實踐。因此，除了對超硬刀具加工機理進行深入研究外，還必須加強超硬刀具加工知識的培訓、成功經驗演示及嚴格操作規範，使這種高效、潔凈的加工方法更多地應用於生產實際。