机床行业市场分析.docx

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1、机床行业市场分析机床产业链：从部件、系统到整机，自主可控典型赛道机床产业链包括机床整机、数控系统及核心功能部件，下游对应到汽车、通用机械、3C电子、模具、航空航天、工程机械等广泛的制造业领域。数控系统：机床核心关键部件之一，包含CNC装置、伺服控制系统及检测反馈装置等，直接影响基础机床精度、动态特征等核心参数。机床整机：机床品类众多，主要包括金属切削机床、金属成形机床、木加工机床、磨床等。凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。核心功能部件：包含电主轴、滚动功能部件（滚珠丝杠副、直线导轨副）、复合铳头、刀库、刀塔等，亦对机床的加工精度、效率和性能施

2、加影响。图1：机床产业链图谱VmMwtMBn机床产业链是自主可控的典型赛道。当前不论是数控系统核心部件还是高精尖的机床整机均存在技术封锁。从“巴统清单”到“瓦森纳协定”,海外将数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对包括中国在内的诸多国家实行了严格的技术封锁。同时，海外高端机床有严格的使用范围和位置限制，尤其是部分国家对国内航空航天、军工等领域的整机产品实施严格的技术禁运。实际上，当前在航天航空、军工等高端制造、关系国家安全等领域，部分机床产品仍然存在“卡脖子”问题,自主可控存在紧迫性。国家已连续多年发布政策重点扶持国内机床产业发展。就近期政策来看，1）国家十四五”发展规划提出，坚持自主可控

3、、安全高效，推进产业基础高级化、产业链现代化。2）2023年8月国资委扩大会议提出，推动中央企业主动融入国家基础研究、应用基础研究创新体系，针对工业母机、高端芯片、新材料、新能源汽车等领域加强关键核心技术攻关。工业母机与高端芯片、新材料、新能源汽车等置于同样战略高度。3）十四五智能制造发展规划更进一步明确研发智能立/卧式五轴加工中心、车铳复合加工中心、高精度数控磨床等工作母机。产业链自主可控持续推进。机床整机：存在供给薄弱环节，五轴机床自主可控发力卧加、立加等中大型机床仍是供给偏薄弱环节机床整体国产化率已相对较高，但部分细分品类仍然存在供给薄弱环节。以加工中心为例，根据中国机床工具工业年鉴数据

4、计算，2019年立式加工中心、卧式加工中心和龙门加工中心国产化率分别为61.3%、25.5%和40.9%1,而铳车复合加工中心基本依赖进口。2019年国内加工中心在卧式加工中心和龙门加工中心等环节相对薄弱。从海关数据看，近年来卧式加工中心、龙门加工中心出口金额尽管有所提升，但金额仍大幅低于进口金额水平。总体来看，加工中心细分赛道或呈现国产化程度车铳复合卧加龙门立加。龙门和卧加等中大型机床下游或主要面向汽车、航空航天等行业中大型精密结构件加工，先进制造占比较高，技术壁垒相对较高，国产化程度有待持续提升。补齐细分品类的薄弱环节，实现中高端机床国产替代，这亦是国内机床行业中长期结构性成长机遇。图2:

5、2019年加工中心细分品类仍然存在供给薄弱环节进口数。（台）出口数量（台）国产化率五轴数控机床持续渗透，亟需实现自主可控重点关注五轴数控高端机床赛道。五轴数控机床主要运用领域包括航空航天、汽车、机械加工、半导体、军工、精密模具、轨道交通、3D打印、医疗器械等。以德马吉森精机、科德数控为例，两家公司的下游收入占比较大的领域包括通用机械、汽车、模具、航天航空等。五轴数控机床在形状复杂、多线性、异形曲面等特点的加工零件中运用较多，尤其在航空航天和军工领域，是解决航空发动机叶轮、叶盘、叶片、船用螺旋桨等关键产品加工的唯一手段。五轴机床市场规模约百亿，但其在国内机床行业的需求占比相对较低,未来渗透空间较

6、大。根据MIR,2023年国内目标金切机床市场约679亿，其中五轴金切机床占比达13%,对应88亿市场空间，考虑到五轴数控磨床等市场空间，2023年国内五轴机床市场规模或达百亿。但基于国内机床消费的庞大基数，五轴机床的需求占比相对较低。五轴机床核心优势之一是提升加工效率和质量水平，但当前国内部分制造业对加工的要求相对较低且三轴机床的运用相对广泛且技术成熟，效益和成本博弈下，五轴机床的广泛渗透仍有待性价比优势显现。图8:2023年国内目标金切数控机床市场约679亿中国目标全切机床规掇（亿元）同比当前五轴机床价值量较三轴机床等明显更高，并较多运用于军工、航空航天等对制造要求较高且对价格相对不敏感的

7、行业。而伴随国内持续推进高端制造转型，高技术制造业增加值占规模以上工业增加值的比重持续提升，五轴数控机床高加工效率、高精度且节省人工和场地成本的优势将更加凸显，市场需求有望持续扩容。同时，更多民营企业已参与五轴数控机床的研发、生产、销售，国产五轴机床价格一般更低，国内厂商介入市场除了进一步打破海外品牌的垄断格局，或将推动五轴数控机床价格下降，促进五轴机床在下游的应用渗透。而随着五轴机床需求增加，自主可控的紧迫性凸显。一方面，目前五轴机床海外品牌市占率较高，以2023年国内五轴数控机床100亿空间测算，国内五轴机床龙头之一科德数控市占率仅2%3%。除此之外，国内具备五轴数控机床生产能力的企业还包

8、括北京精雕、海天精工、纽威数控、普什宁江、艾弗米（拓斯达控股子公司）、博鲁斯潘等企业。根据MIR,2023年科德数控在国产五轴联动机床（包括外资国产，下同）市占率约9%10%,据此测算，国产五轴联动机床市场空间约24亿元，扣除格劳博、米克朗等外资在国内产销份额，预计五轴机床国产化率不足20%o另一方面，海外对我国高端五轴数控机床存在技术封锁，美、日企业对出口中国的五轴数控机床设置严格的审批和限制制度。1）五轴数控机床使用功能受到严格管制，比如日本可以限定设备的用途和位置,一旦移动位置或改变用途，数控系统将自动锁死。德国企业售后服务人员携带GPS,可对设备进行定位。2）机床品类受到严格限制，超精

9、密机床（纳米级）在任何情况均禁止向国内出售，德马吉森部分五轴机床产品限制对中国销售。在政策扶持下，国内五轴数控机床目前取得可喜的发展，以科德数控等为代表的国产企业实现核心技术突破，逐步推进五轴数控机床的自主可控。根据科德数控招股说明书披露，公司获得04专项等国家课题的支持，得到了航空航天、能源、汽车等重点领域典型用户应用机会，并通过用户的应用反馈，不断促进公司产品的技术迭代和成熟度提升。同时，公司亦连续多年保持高强度的研发投入，加速核心技术开发和积累，2017-2023年公司研发投入占营收比例未低于30%。从最终结果来看，公司取得五轴数控机床自主可控的较快进展：1）公司是国内极少数同时研制高档

10、数控系统、关键功能部件、五轴数控机床整机并批量应用的企业；2）公司成功切入对五轴机床需求量最大、技术难度最高的航空航天领域，设备在精度、动态性能、可靠性等综合性能上能够满足军方的需求，整机复购率达40%,充分说明公司产品在性能、稳定性上有优势。3）公司五轴立式加工中心KMC800产品进入军工国产高档数控机床供应目录，目录内国产设备会被优先采购。4）当前，公司立足航空航天、军工等领域优势，发力新能源汽车、能源装备（风电减速机壳体、大型汽轮机叶片等）、机床刀具等民用领域制造，拓展株洲钻石、广西玉柴、恒锋工具、胜鼎智能、科华控股、威力传动等典型客户。图13:科德数控研发投入相对积极往后看，更多机床企

11、业正参与到高端五轴数控机床的自主可控进程。伴随着更多五轴数控机床产品在下游运用试错、迭代，五轴数控机床的国产化率有望提速。数控系统：机床的“灵魂”,国产系统发展任重道远机床之“魂”，决定机床整体制造水平数控系统是机床核心关键部件之一，直接影响基础机床精度、动态特征等核心参数，与伺服驱动及电机，电主轴，铳头，转台，刀库等其他关键功能部件共同决定了机床的精度和效率。广义的数控系统包括伺服电机等驱动装置及CNC系统、位置检测模块、可编程序控制器、进给伺服控制模块等控制及检测装置构成，对刀具运动形成精准的闭环控制。优秀的数控系统往往不断经历技术的迭代，其中不仅涉及到算法及控制技术本身的革新，也涉及到与

12、下游具体工艺工程的结合,由此形成极高技术壁垒。从基本控制原理来说，“插补”为数控系统典型的运动控制手段，由于加工工具的运动控制轴只能进行直线运动,具体方法为将复杂的加工曲线分为一系列离散点，然后用无数段微小的直线或者圆弧来进行加工曲线的最大化拟合。而无数段小的直线段及圆弧则基于在极小的一段时间周期内通过多轴联动形成的矢量位移来实现。以基础的平面脉冲增量插补算法为例，当向X、Y轴均施加1个脉冲当量时,刀路将运动42个当量位移且矢量运用方向与X、Y轴成45度。而普通数控机床的脉冲当量一般是0.0Imm左右，精密的数控机床脉冲当量可达到微米级甚至纳米级（或者极小的一段时间周期），为极致细分插补点、运

13、动轨迹精细化提供基础。同时，数控系统还通过位置/速度检测装置，来进一步跟踪实际的运动位置和速度，并反馈到控制系统和伺服系统，对可能存在的运动偏差做控制指令的修正，从而形成闭环控制。随着零件加工工艺逐步复杂化、精细化，数控系统对运动的控制变得愈加复杂。上述插补过程仅是X、Y平面的二维二轴联动插补运动，当前国内机床普遍为三轴及以上联动机床,涉及到Z轴及旋转轴的控制，尤其是五轴机床是把平面运动路径控制延伸到三维立体空间，相较平面运动，旋转轴的转动改变插补点的三维空间坐标，点坐标的映射变化关系研究和相关插补算法更加繁复。插补功能亦从此前简单的直线圆弧发展到直接进行样条曲线插补等高端功能。此外还包括螺旋

14、插补、多项式插补、渐开线插补等插补功能，及垂直度误差补偿、刀具长度补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、RTCP补偿等多种补偿功能。数控系统越高档，其功能便更加多样全面。由此可见，数控系统作为机床的核心部件，从根本上决定了机床加工控制水平（精度、效率等），反应了机床加工整体水平。经过多年的发展，数控系统经历了从硬件数控到计算机软件定义的智能产品，当前仍在经历智能化转型，虚拟、云化自适应、A1等手段将持续推进数控系统技术迭代。百亿级赛道，自主可控有待推进数控系统的销量直接与数控机床需求密切相关。从市场需求来看，一般一台数控机床配置一套数控系统，且数控系统占机床的成本比例较高，或在20%以上。根据

15、国盛智科、浙海德曼的招股说明书，数控系统一般占两家采购比例的20%+o敷拄系统电气滞图16:数控系统占据浙海德曼原材料采购较大比例（2019年）轴承泵类刀柒分度盘线杆其他卡盘由于国内庞大的机床消费需求及数控机床渗透率持续提升，数控系统在国内具备较大的市场基础。根据德国机床工业协会，2023年中国机床消费235.88亿欧元，约占全球消费的34%,是全球机床的主要消费国。而伴随国内制造业的转型升级，数控机床销售占比提升。根据MIR,2023年其目标金切机床（注：主要是数控机床）占金切机床市场规模达55%。从数量上看，根据Wind,2023年，新增金切机床的数控化率提升至40.5%o数控机床需求的快

16、速增长增益数控系统的市场规模。总体来看，数控系统百亿赛道，作为机床的核心零部件之一，需求规模较大。根据MIR,2023年国内CNC市场规模达159亿元，同比+37.1%o数控市场存在持续提升空间。短期来看，数控机床行业受益制造业需求改善，销量回暖有望带动数控系统出货量回升。长期来看，主要是数控机床销量增长的结构性机遇及中高端数控系统使用占比增加。一方面，相较日本80%+及美、德等发达国家70%+的数控化率，国内机床数控化率仍有较大提升空间，数控系统配套需求仍有较大挖潜空间。另一方面，国内中高端机床的运用占比提升，配套的数控系统功能更加丰富、复杂，技术壁垒更高，价值量将有所增加。同时，目前数控系统主要由海外品牌占据较大市场份额且在高端数控系统对国内实施技术封锁，实现自主可控相对紧迫。目前发那科、西门子、三菱等海外品牌仍占据国内较大份额，国产中高端机床倾向于采购海外系统并在