數控加工刀具使用材料一般分為碳素工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具材料等。
（1）高速鋼是一種含較多W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的高合金工具鋼，分為普通高速鋼（鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、鉬系高速鋼、高碳高速鋼）和超硬高速鋼（鈷高速鋼、高釩高速鋼、鋁高速鋼、含氮高速鋼、含SiNbAl高速鋼）、粉末冶金高速鋼。高速鋼具有良好的工藝性，在航空工業中常用于制造低速、復雜型面的刀具，如螺紋刀具、成形刀具、拉刀、插齒刀和滾刀等。當工藝系統剛性好時，選擇高速鋼材料應以耐磨性為主；工藝系統剛性差時，應以韌性為主；刀具型面復雜時，應考慮材料廠的切削加工性。為提高速度鋼刀具的切削性能，在高速鋼基體上用物理學氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）方法涂覆一層致密、堅硬、厚度為幾微米的氮化物、碳化物材料，常見的涂層材料有TiN、TiC、HfN、TaN、ZrN和VC等。
（2）硬質合金是由高硬度難熔金屬碳化物（硬質相）和金屬粘接劑（粘結相）經粉末冶金方法制成的，常用的硬質相是WC、TiC、TaC和NbC等，粘結相為Co。國際標準化組織于1975年公布了切削加工用硬質合金的分類分組代號標準ISO 513—1975，將硬質合金分為P（藍色，適合加工長切屑的黑色金屬）、M（黃色，適合加工長短切屑的黑色和有色金屬）、K（紅色，適合加工短切屑的黑色和有色金屬以及非金屬材料）三類。我國參照該標準制定了國家標準GB 2075—1987，將硬質合金分為鎢鈷類（W—Co，相當于ISO標準的K類）、鎢鈦鈷類（W—TiC—Co，相當于ISO標準的P類）、鎢鈦鉭（鈮）鈷類（W—TiC—TaC(NbC)—Co，相當于ISO標準的M類）。隨著生產發展的需要，出現了很多硬質合金新品種，例如碳化鈦基硬質合金、鋼結硬質合金、超細晶粒硬質合金等。為提高硬質合金刀具的韌性和耐磨性，采用CVD或PVD方法在韌性較好的硬質合金基體上涂覆一層或多層高硬度、高耐磨性的材料，一種涂層材料可以代替幾種普通硬質合金。硬質合金的涂層材料有：碳化物（TiC、HfC、ZrC、Cr3C2、VC等）、氮化物（TiN、NbN、TaN、Si3N4、VN等）、氧化物（Al2O3、TiO3、HfO2、Ta2O5、SiO2等）、硼化物（TiB2、TaB2、Cr2B、WB2等）、硅化物（MoSi、Wsi2、TaSi等）、聚晶金剛石與聚晶立方氮化硼，上述涂層中應用最多的是TiC、TiN和Al2O3。硬質合金涂層有單層、雙層、三層等，最多可達十幾層。復合涂層綜合了各單涂層物質的優點，具有更好的切削性能和更廣的適用范圍。
硬質合金涂層刀具、聚晶增強陶瓷刀具具有兼顧高硬度的刀刃部和高韌性基體的特性。其中聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可達3500HV～4500HV；聚晶金剛石（PCD）的硬度可達6000HV～10000HV。
（3）陶瓷刀具材料的主要成分是氧化鋁（Al2O3）和氮化硅（Si3N4），為改善其強度和韌性，細化晶粒，提高其他力學性能，常添加一些氧化物、碳化物以及Ni、Cr、Ti、Co等金屬，作為商品的陶瓷刀具多采用可轉位刀片形式，解決了焊接和刃磨的困難。陶瓷刀具材料按其主要成分可分為氧化鋁系、氮化硅系和復合氧化鋁氧化硅系三大類。陶瓷刀具可用于加工碳鋼、合金鋼、高強度鋼、不銹鋼、高溫合金等金屬材料。Al2O3基陶瓷易與鋁親和，不宜加工鋁、鎂、鋯、鉭等合金，在高速切削時容易燒傷；含有TiC的陶瓷刀具加工鈦合金時擴散磨損嚴重。陶瓷刀具特別適于加工高硬度精度的大型特長零件，不宜用于沖擊大的切削和重切削加工。
（4）超硬刀具材料主要指金剛石和立方氮化硼（CBN）。超硬刀具材料具有很高的切削性能，可加工硬度很高的工件材料，實現熱處理后以切削代替磨削加工，可大大減少因熱處理變形對生產率和加工精度的影響。金剛石刀具適于在高速下對有色金屬及其合金進行精細加工。也可用于預燒后的硬質合金毛坯，一般不適于加工黑色金屬，因為金剛石與鐵族材料有很強的化學親和力，在高溫時金剛石中的碳原子會擴散到鐵族材料中去，發生嚴重的擴散磨損。金剛石刀具強度低、脆性大，對振動很敏感，耐熱性差，當切削溫度超過700℃～800℃時產生同素異構轉變成石墨，完全失去硬度；CBN刀具適于在高速下加工淬硬鋼、高溫合金（鎳基、鈷基）、硬質合金等，也可用于加工鈦合金。CBN刀具不宜在低速下進行切削，因為它是以負前角與高速切削所產生的高熱不斷在切削區極微小范圍內使工件材料軟化進行切削加工的。CBN刀具不宜切削軟的鐵族材料、未淬火鋼和鋁合金等，因為容易產生積屑廇，引起切削力波動，使被加工表面惡化，降低刀具壽命。
