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1/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 近年来，新一轮 科技革 命蓬勃 兴起，我国经 济面临 转型 压力，全 球产业 链面临 结构重 塑和重 新布局，中国产业链 面临“卡 脖子”“断点”“堵点”等 困境，供应链 安全 性问题日 益凸显。机床 即“工业 母机”，其 作为 机器之器 决 定着一 个国家 或地区 的工业 发展水 平和综 合竞 争力。而 目前，我国数 控机床 企业主 要定位 于中低端市场，高端 产品渗 透率虽 在提升 但仍处 于较低 水平，国产替 代空间 广阔。未来在 制造升 级、自 主可控及政策 设计的 推动下，行业 将迎来 突破机 遇；关 键在 以核心零 部件为 代表的 产业 链 配套环 节。一 批技术实力强，具备 一定积 累和规 模的数 控机床 企业，有望 在中端数 控机床 市场持 续替代 进口产 品，并 往高端市场加 快突破。本篇文章 的研究 对象将 是 工业 母机，我们将 讲解工 业母 机的分类、行业 特征等 内容。详细分 析目前 国内市场现状、分析 驱动行 业发展 的因素。并且 我们将 对工 业母机 产 业链进 行 详细 梳理，分析其 主要组 成部分的国产 化率，列举相 关公司，希望 这些内 容能够 启发 大家对 工 业母机 行业 的 了解。目录 一、行业 概 述.1 二、行业 现状.4 三、驱动 因素.7 四、产业 链分析.10 五、经营 模式.27 六、相关 公司.31 七、市场 预测.33 八、参考 研报.34 1 机床是对 金属、其他材 料的坯 料或工 件进行 加工，使之 获得所要 求的几 何形状、尺寸 精度和 表面质 量的机器。机 床是制 造机器 的机器，这是 机床区 别于其 他机 器的主要 特点，故机床 又称为 工业母 机。机床包括金属切削 机床、金属成 形机床、木 工机床三大 类。机床类 别众多，按加 工方式 划分，可以分 为金属切削 机床、金属成 形机床、木工 机床。此外，机床 按是否使 用数控 系统，可以分 为数控 机床和 非数控机床。2/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 数控机床分为高中 低三档。根 据纽威 数控 招股书 数据，高档数控 机床指 的是 4 轴 以上的 加工中 心、采 用动力刀架 的数控 车床、精度达 到精密 级的其 他机床，主 要应用于 汽车、航空航 天、工 程机械、模具、核电医疗、电子等 领域；中档数 控机床 指的是 精度未 达精 密级的 3 轴加工 中心、采用 非动力 刀架的 数控车床，主要 应用于 汽车、工程机 械、电 子、模 具、阀 门等 领域；低 端数控 机床指 的是采 用精度、可靠 性较低数控系 统，部 分依赖 人工操 作、加 工精度 较低的 机床，只能进 行简单 车、铣 加工。五轴联动可以实现 对空间复杂型 面的加工。五 轴联 动是 指机床基 本的直 线轴三轴 X、Y、Z 及附 加的旋转轴 A、B、C 中的两轴，五个轴同时运 动，任意调整 刀具或 工件的姿态，实现对空间复杂型面的 加工。机床轴的 绝对数 量并非 衡量数 控机床 先进程 度的标 准，重点在于 联动轴 数量。2 我国数控 机床发展 起步相 对较晚，20 世纪 80-90 年代 西方发达 国家机床 已经全 面进入 了数控机 床时代，在技术、品牌等 方面建 立了先 发优势，而我 国在此 阶段 则主要聚 焦于低 端数控 机床的 国产化。2015 年以 3/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 来，随着 下游产 业的不 断升级 发展，对机床 加工精 度和 精度稳定 性等要 求越来 越高，我国部 分民营 机床企业抓住 行业转 型升级 机遇，定位中 高档数 控机床 产品，围绕汽 车、消 费电子、高端 装备等 下游行 业需求实 施产品开发，产品质量稳步提升且价格优势相对突出，在机床行业激烈的市场竞争中开始崭露头角，我国中高 端数控 机床国 产化进 程较前 期有所 提速。3 机床行业具备市场 规模大和周期 属性强两大 典型特征。根据 Gardner Intelligence 的数 据，2022 年中国机床消费 额为 274 亿美 元（约 1800 亿 人民币），全 球 机床消费 额约为 795 亿美元（约 5300 亿人民币），中 国消费 额占全 球的约 34%，是全 球第一 大机床 生产国和 消费国。机床行业是一个典型的周期性行业，当前大周期（更新周期）向上，小周期（库存周期）逐步见底回升。机床的一 般产品 寿命约为 10 年，因此行 业大约每 7-10 年为一个 商业周 期，历 史上全 球消费 规模 1983年、1993 年、2003 年、2013 年均为 阶段性 低点。从 10 年的大 周期来 看，2020 年 全球机 床总 消费668.17 亿美 元，中 国机 床消费 金额 213.16 亿美元，处于 近 10 年最低 位，中 国及全 球市场从 2021 年开始复苏，2021 年机床 消费显 著提升，分别 同比增长 19.73%和 31.46%。2022 年受宏 观经济 形势、疫情等因素影 响，机 床消费 金额有 所回落，中国 和全球 消费 金额分别为 274 亿美元和 795 亿美 元。机 床行业目前仍处 于底部 回升阶 段。中 国机床 消费占 全球比 重在 2019 年 下降到 低位 27.16%后，近三年 稳步上 升，2022 年达到 34%。4/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 从小周期维度来看，与注塑机、机器人、激 光、工控、通用减速机等通用 自动化行业一 致，背后是 制造业投资的小周期。小 周期 维度 3-4 年一轮 周期，2019 年、2015 年、2012 年、2009 年均为 小周期 低点。2022 年以来我国工业 企业持 续处于去 库存状 态，PPI 同比和库 存同比整 体呈下 降趋势。今年 8 月 以来，我国工业 企业库 存 同比 增速回 升，PPI 降 幅收窄，工业 企业利润 增速大 幅回正，各项 数据表 明我国 库存周期拐点 已初步 显现。目前中国 机床行 业处于 大、小 周期底 部回升 的交织 阶段。展望未 来 3-5 年，一方面 借力国 家十四 五规划，以高端制 造业为 导向的 制造升 级趋势 下国内 机床消 费市 场有望持 续提升，另一 方面国 产机床 企业技 术进步将进一 步打开 出口市 场。1 我国为机床大国，机床行业消费 量世界第一。根据 德国 机床制造 商协会 数据，2022 年我国机 床产值、销售额均 为世界 第一。产值占 比约为 32.0%；机床消 费 额约占比 32.2%。5/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 目前数控化已成机 床行业的大势 所趋，2022 年我国 金 属切削机 床数控 化率为 46.3%，金 属成形 机床数控化率为 11.3%，与美、德、日 等发达 国家 70-80%的 水 平仍有较 大差距。我国机床行业大而 不强，性能与 海外差距较 大。从精 度 来看，以 德国 WALDRICHCOBURG 公司龙 门加工中心产 品为例，其使用 10 年后 精度保 持率可 达到 95%，而目前 国产设 备使用 10 年期精 度保持 率还难以达到 85%。目前，我国 高档数 控机床 平均无 故障时 间 间隔（MTBF）已 由 600 小时 优化至 2000 小 时，精度指标 也提升 了 20%，但较 国外水 平仍存 在追赶 空间。我国数控机床企业 集中于中低端 市场，高端 数控机床仍 然依赖进口。我 国数控 机床市 场大致 可以分为 3个梯队。（1）以 DMG、山崎马 扎克、牧野等 为代表 国 际性机床 企业基 本垄断 高端市 场；（2）以济 南二机床、上海机 床、秦 川机床、海天 精工、纽威数 控、科德数控、宇环 数控等 为代表 的大型 国有企 业及部分具有 核心竞 争力的 民营企 业，主 要占据 中端市 场；（3）由众 多中小 企业组 成的低 端市场。本土 机床数控化 率不断 提升，部分企 业逐渐 可与国 外竞争，但 仍有差距。从国内市场来看，我国 机床行业在 低端产品领域竞争激 烈，产能过剩；在中端产 品领域，国 内企业面临与合资 企业的竞争。在高端数控 机床领域长期被海外垄 断，2023 年国产化率约为 6%。6/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 2 我国本土 机床产 品价值 量相对 较小，2022 年的本土 机床 企业营收 规模中 最高的 约为 45 亿 元。而 国际企业除德国 埃马克 外，其 余厂商 2019 年的 收入规 模均为 百亿级，中外机 床厂商 收入规 模差距 仍然较 大。3 中国数控机床 进口 呈下降趋势，出口呈上升 趋势。中 国 数控机床 进口数 量整体 呈下降 趋势。根据中 国海关数据，2020 年，中国进 口数控 机床数 量降到 9988 台，接近历 史低点，进口 金额跌至 23.74 亿美元；2021 年疫情形 势缓解，中国 数控机 床进口 数量回 升至 13694 台，同 比增加 37.10%，进口金 额为 26.77亿美元，同比增加 12.74%。中国 数控机 床出口 数量整 体 呈上升趋 势，根 据中国 海关数 据，2021 年 中国数控机床 出口数 量为 58231 台，同 比变化 8.13%；出口 金额为 11.17 亿美 元，同 比增加 34.96%。根据中国海关数 据，2022 年机 床工具 进口 124.0 亿美 元，同 比 下降 10.2%；出口 209.5 亿 美元，同比增 长9.0%。7/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 中国数控机床进口 均价远高于出 口均价。中 国进 口数控 机床以高 档机为 主，出 口数控 机床则 多是中 低档产品。根 据中国 海关数 据，2021 年 中国数 控机床 进口均 价为 19.55 万美元/台，出口 均价为 1.92 万美 元/台，均 价差 值为 17.63 万美 元/台。中国 进出 口均价 都 呈整体下 降趋势。中国数控机床进口 较集中，出口 较分散。中 国数 控机床 进口集中，主要 来自于 日本、德国及 中国台 湾，分别占比 28.80%、15.20%、8.70%，进口 金额之 和占 中国数控 机床总 进口金 额比例 高达 52.70%。中 国是数控机 床出口 大国，出口国 众多，比例分 散。其 中，中国数控 机床出 口金额 占比较 大的国 家有越 南、美国、印 度及俄 罗斯联 邦，分 别占比 8.00%、7.40%、7.20%、6.20%。1 从制造业 品类齐 全度及 金额来 看，中 国已经 成为全 球领 先的制造 业大国。根国 家统计 局统计，2004 年至 2022 年，我国制造 业规模 持续增 长，2022 年达到 33.52 万亿元。从历 史数据 来看，我国机 床消费 额的增减与 制造业 GDP 增 速的变 动基本 同步，但从幅 度上 看，机床 消费额 的弹性 更大。因此制 造业规 模的扩大，以及景 气度的 复苏，将在一 定程度 上推动 机床 消费的增 加。8/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 2 1 我国传统 工业企 业是数 控机床 重要的 需求和 增长市 场，如今我国 钢铁、老式机 械等传 统重工 业产能 过剩严重，对 数控机 床的需 求开始 下降，进而导 致重型 机床 供过于求。而随着中 国制造 业加速 转型，精密模具、新 能源、航空 航天、轨道交通、3D 打印、仪器仪表、生物医药等 新兴产 业迅速 崛起，其生产 制造过 程高度 依赖数 控 机床等智 能制造 装备，故而将 成为数 控机床 行业新的增长 点，有 力推动 适用于 上述领 域的高 速、高 精、高效、高 稳定性、大型 化、智 能化、多轴化、复合化等金 属切削 数控机 床的发 展。从 2017-2022 年制造 业固定资 产投资 完成额 增速来 看，2017-2022CAGR 在 10%以上的行业主要有 计算机通信 和其 他电子设备制造业、专用设备制 造业、电气 机械及器材制造业、医药制造业、仪器仪表制 造业、废弃 资源综合利用业等。黑色 金属冶 炼压延 加工业 增速也在 15.7%，但 近年来 受下游 需求影 响，增 速有所 放 缓。2 4.0 工业 4.0 要求 通过智 慧工厂、智 能自动 化生产 线、物 联 网等工具，实现 生产和 流通领 域的智 能化，进而为消费者 提供高 度个性 化的产 品。与 此相适 应，数 控机 床必须向 智能化、网络 化、柔性化 发 展以 满足工业 4.0 的深层 需求。当前数控机床的销 售主要是单机 销售，随 着下游 生产企 业竞争加 剧以及 成本上 升，尤 其是劳 动力生 产成本急剧上 升以及 劳动力 短缺情 况愈加 频繁时，将倒 逼更 多无人化 自动生 产车间 的出现，单机 销售下 游客户对自动 化生产 线以及 无人化 车间的 需求将 上升。无人 化车间将 以“数控 机床+工业机 器人”成套设备出 9/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 现，先行解 决劳动 力生产 成本急 剧上升 的痛点。“数控 机 床+工业 机器人”等成套 设备的 普及将 成为未 来行业发展 的重要 特点，是实现 打造未 来智慧 工厂与 智能 自动化生 产线的 重要一 步，更 是数控 机床生 产企业未来的 发展方 向。3 工业上需 要加工 复杂的 曲面，舰艇、飞机、火 箭、卫星、飞船 中许 多关键 零件的 材料、结构、加工工 艺都有一定 的特殊 性和加 工难度，用传 统加工 方法无 法达 到要求，必须采 用多轴 联动、高速、高精度 的数控机床才 能满足 加工要 求。以 五轴联 动加工 中心为 代表 的 高档数 控机床 作为难 度最大、应用 范围最 广的数控机床 技术，在加工 方面有 着适用 范围广、加工 质量 精、工作 效率高 等特点，符合 未来机 床的发 展趋势，系 航空航天、船舶、精密仪器、发 电机组 等 下游行 业加工关 键部件 的重要 加工工 具。3 2018 年国际 贸易局 势恶化 后，叠加 2020 年疫情，海外 部分产业 供应链 断裂，进口受 阻，为 国产替 代带来了机遇，国产 化率提 升再度 提速。从“巴统协议”到“瓦森纳协定”，以及 震惊国 际的东 芝事 件，美国 等发达 国家限 制成员 国向中 国等国 家出口武器装 备和尖 端技术 产品，尤其是 以 五轴 联动数 控机 床为代表 的高档 数控机 床，其 出口受 到发达 国家的严格管 制。高 档数控 机床的 技术瓶 颈已经 成为我 国制 造提质增 效的“卡 脖子”问 题。4 二十大报 告强调 安全与 发展，特别是 产业链 供应链 安全。自主可 控、产 业升级 是必然 趋势。工业母机作为制造机器的机器，占据产业链 中上游重要 环节，已转 变自主可控的核心 资产。政策顶层设计助推 工业母机产业 升级。2022 年以来，我国陆续 出台相 关政策，从高 端制造 顶层设 计、资金支持、税收 减免三 方面深 化赋能 工业母 机产业，涉 及工业母 机、关 键功能 部件、数控 系 统等多 个环节，政策 纵深性、延展 性加强，有望 有效助 推工业 母机 产业升级，从制 造业根 基推动 新一轮 高端装 备革命。10/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 机床产业链较为清 晰。机床 上中下 游较为 清晰，包括 上 游基础材 料和零 部件生 产商、中游机 床制造 商和下游终端 用户。上游基 础材料 和零部 件生产 商包括 机床 制造商提 供结构 件（铸 铁、钢 件等）、传动 系统（导轨、丝杠、主轴等）、数 控系统 等，涉 及企业 主要 有发那科、西门 子、海 德汉、三菱等；中游 是机床制造商，负责向终端用户提供满足其要求的各种机床和成套的集成产品；下游主要是汽车、消费电子、航天航空、船舶、工程 机械等 领域。原材料占机床成本 大头。在 机床生 产过程 中，原 材料成 本占比最 高，为 73.9%，其次 是人工、折旧 与其他制造费 用，占 比分别为 11.9%、7.9%和 6.4%。1 机床核心 零部件 包括数 控系统，编码 器、光 栅尺，滚珠 丝杠，主 轴，导 轨，转 台等。其精度 及可靠 性对机床性能 影响较 大。我 国核心 零部件 依赖海 外进口，高 端领域国 产渗透 率低，技术水 平较海 外厂商 有一定差距。11/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 1“”10%1 20%-40%数控系统 是数控 机床的 控制系 统，由 驱动器、控制 器、电机构成，是机 床最核 心的控 制部件。高档数控系统价值约占机床 成本的 20%-40%。12/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 数控系统具有利润 高、粘性强的 特点。作 为数控 机床最 核心的部 件，数 控系统 掌控着 工业母 机运作 过程中的稳定 与作业 安全，因此客 户粘性 强、毛 利率高。利润率方面，以 日本发 那科为 例，1972 年发那科 从富士通集 团独立 后，当 年数控 系统的 税前利 润率为 23.2%，随着产 品迭代 性能增 强、客 户认可 度提升 及粘性加大，到 1983 年，发 那科数 控系统 的税前 利润率 提升至 38%。而 国内厂 商科德 数控在 2018-2019年以销售 航空航 天用高 端数控 系统为 主的时 期，毛 利率 一度高于 60%。客户粘性方面，行 业层 面看，数控系 统需要 配合机 床工 艺不断迭 代，通 过机床 大量应 用进而 修正、升级是数控系 统走向 成熟可 靠的必 经之路。从公 司层面 看，数控系统 在正式 投入使 用前，需要投 入大量 磨合调试成本，因其 直接影 响工业 母机运 作过程 中的稳 定与 作业安全，客户 一经选 定，不 容易轻 易更换。而广泛的数 据收集 和调试 经验将 进一步 推进优 势品牌 的技 术迭代，相比其 他行业，更易 形成“赢 家通吃”局面。2022 年，我国数控系统市 场规模约为 135 亿元。根据 MIR 数据，2022 年，我 国数控 系统市 场规模 约为 135 亿元，数 控系统 销量达 37.9 万台/套。13/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 数控系统国 产化率低，国产替代空间大。国内目前主流 的高档数 控系统主要来自德日等，如德国西 门子、德国海德汉和日本发那科等。2022 年，我国海外数控 系统厂商市占率约 67%。且进 口系统多为封闭式，修改和扩 展控制 软件较 为困难。高端数控系统国产 化率低于 10%，自主力亟待 提升。高 端数控系 统主要 满足航 空航天、汽车、船舶 等重要关键 零件机 械加工 需求，一直是 重要的 战略资 源，被发达国 家严格 管控，禁止对 外销售 或完全 开放功能。作 为资本 和技术 密集型 产业，高端数 控系统 已经 形成寡头 市场，寡头反 之加强 资本和 技术密 集。目前我国 高端数 控系统 国产化 率不足 10%，成 为导致 中 国制造基 础薄弱 的“卡脖 子”关键 基础部 件。国 内华中数控、北京 精雕、科德数 控等厂 商正奋 起追赶。14/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 2 AI 我国高端数控系统 的技术壁垒，主要在伺服 电机、应用 级前沿控制技术及 可靠性等方面。从中 高档数 控机床技术 上看，国内企 业在工 艺技术 和关键 共性技 术投 入上布局 广泛，但在前 沿技术 上较国 外有较 大差距，且在 可靠性、数字 化设计 及动态 误差补 偿等技 术上 还存在一 定缺口。高性 能伺服 和驱动 技术是 国内与海外差 距最大 的技术 之一。国产数控系统的突 破路径主要有 以下三点：1）重视 各领 域头部客 户数据 积累，利用先 进应用 场景反 哺技术。2）嵌入 AI 芯 片利用 AI 赋能 数控系 统核心 伺服 装置，缩 减国内 外代际 差。3）深入教 育系统，培养下一代 工人对 国产品 牌的强 粘性。2“”编码器、光栅尺皆 属于光栅传感 器，是 集光、机、电、算技术于 一身的 高精度 位移传 感器，被比喻 为“数控机床 的眼睛”。编码 器可以 检测机 械运动，并将 其 转换为模 拟或数 字编码 的输出 进行反 馈。编码器一般应用于 机床转台、摆 头等需要测 量角位移的 机床部件。一 般来讲，编码 器在机 床主轴、伺服轴和刀库 上皆可 安装。按监测原理，编码器可分为光电编码器和磁电编码器两种。光电编码器由光源、光码盘和光敏原件组成，精度高、可靠性 好，一 般适合 用于加 工中心；磁电 编码 器结构简 单、耐 高温、耐油污，一般 用于低 速、低精度、环境恶 劣的数 控车床 及铣床 等场景。15/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 光栅尺是 光栅线 位移传 感器的 简称，一般应 用于直 线移 动导轨。光栅尺 是一种 利用光 栅原理 实现线 位移测量的传 感器，可实现 移动量 的精确 显示和 自动控 制，广泛应用 于金属 切削机 床加工 S 的数字 显示 和CNC 加工中 心位置 环的控 制。中低端机床一般只 使用编码器，高端精密机 床需要同时 配置编码器+光栅尺。数 控机 床伺服 控制系 统分为半闭环 与全闭 环控制 系统两 种。其 中，半闭环控制 使 用间接测 量，将 编码器 等位置 检查装 置安装 在伺服电机或 丝杠的 端部，测量误 差较大；全闭环控制 能够 实现终端 位移的 直接测 量，将 光栅尺 安装在 机床运动部件 上，系 统精度 更高，多见于 高端精 密机床；且机床精度几乎只取 决于光栅尺精 度和安装位 置。五轴联动机床一般 配备 2 个编码器+3 个光栅尺。近 两 年国内外 高端数 控机床，基本 全部采 用绝对 式光栅尺。五 轴数控 机床 3 个直 线轴和 2 个旋转 轴需对 应配 套 3 个光栅尺和 2 个角 度编码 器。16/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 我国编码器市场稳 健增长，40%以上的市场被多 摩川、海德汉占据。根据 MIR 数据，2022 年我 国编码器市场规 模约为 25.75 亿元，同比增长 7.4%；预 计到 2025 年将增长到 33 亿 元，2022-2025 年 CAGR达 8.6%。根据 MIR 统计，按销售 额计算，我国 编码 器 42%的市场 被多摩 川、海 德汉两 家外资 厂商占 据，国内厂商 禹衡光 学市场 占比 8%，位 列第三。相比编码器，我国 光栅尺市场增 长较快，市 场基本被外 资垄断。根据 MIR 数据，2022 年我国 光栅尺 市场规模约为 14.73 亿元，同比 增长 6.2%；预计到 2025 年将增长到 21.3 亿元，2022-2025 年 CAGR 达13%。光栅尺 市场基 本被多 摩川、雷尼绍、北 京发格（母公司西 班牙发 格）等 外资厂 商占据。绝对式光栅尺是多 轴数控机床未 来发展方向。同增 量式 光栅尺相 比，安 装绝对 光栅尺 的机床 可在重 新开机后无需 执行参 考点回 零操作，可在 中端后 马上开 始原 来加工程 度，显 著提升 了有效 加工时 间，更 适合于多轴数 控机床。17/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 高端数控机床用绝 对式光栅尺市 场基本由外 资垄断。我 国绝对式 光栅尺 起步较 晚，近 几年才 形成产 业批量化状态。在金属切 削类全闭环数控 机床中，封 闭 式玻璃 载体绝 对式光栅 80%以 上由海 德汉公 司占据。绝对式光 栅尺 市 场的其 他供应 商还有 西班牙 发格（FAGOR）、英国雷 尼绍（RENISHAW）等。同 时，超高精的 产品被 西方国 家列入 限制出 口的产 品目录，对 我国的购 买进行 严格控 制。国 内目前 有绝对 式光栅尺供货 能力的 厂商主 要为禹 衡光学（奥普 光电子 公司）。3 丝杠是用 来完成 进给运 动的一 个重要 原件，是一种 精度 很高的零 件，它 能精确 地确定 工作台 坐标位 置，将旋转运 动转换 成直线 运动，而且还 要传递 一定的 动力，所以在 精度、强度及 耐磨性 等方面 都有很 高的要求。所 以，丝 杠的加 工从毛 坯到成 品的每 道工序 都要 周密考虑，以提 高其加 工精度。机床 丝杠按 其摩擦特性可 分为三 类，即 滑动丝杠、滚 动丝杠、静 压丝杠。滚珠丝杠是将旋转 运动转化为线 性运动的传 动机构。其 主要优势 是能够 在高速 运行下 保证定 位精度，由于摩擦力 比较低，传动 效率可达 90%，远高 于普通 滑动 螺纹传动。在数 控机床，机器 人关节，新能 源车等领域具 有广泛 应用。滚珠丝杠作为数控机 床核心传动部件，是机床高端化的关键。在工业母机领 域，滚珠丝杠用于直 线传动，通常安装 在高精 度数控 机床的 直线轴 中。如 五轴联 动机 床由 3 个直 线轴 和 2 个旋转轴 构成，一般会 在 X、Y、Z 轴分 别安装 一个高 精度滚 珠丝杠。18/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 我国是滚珠丝杠的 主要消费市场 之一，量产 厂商稀少。根据华经 产业研 究院数 据，我 国滚珠 丝杠市 场规模约占全 球总量的 20%。但国 内滚珠 丝杠竞 争格局 分散，具有量 产能力 的滚珠 丝杠厂 商稀少，主要 玩家包括汉江 机床（秦川机 床子公 司）、南京工 艺、博 特精 工等。贝 斯特、恒立液 压等公 司亦有 布局。目前，我国市场上 的丝杠、导轨 大概可以分为 3 个应用 档次：（1）对精度 没有要 求的自 动化领 域。如自动化装 配、工 厂自动 化等；代表企 业如怡 合达、沃德 斯通等。（2）对精 度有一 定要求 的低 端机床 领域。该部 分中档 功能部 件国产 厂商 已 具有一 定市占 率；代表企业 如南京 工艺、山东博 特等，但海外 进口仍然较多。（3）以加工 中心为 代表的 中高端 机床领 域；该部分基 本由海 外厂商 占据。中高端滚珠丝杠自 主可控力弱，国产渗透率 不足 10%。目前，国 产滚动 部件水 平基本 保持在 P2 级以下水平，大 部分产 品在 P3-P5 级，但在 精度保 持性和 可靠 性上仍有 较大差 距，难 以满足 中高端 机床需 求。相比国内 产品，海外产 品优势 具有以 下优势：（1）国际 企业基础 工艺及 前沿学 术相对 领先，产品在 精度、一 致性、稳定 性和可 靠性 方面更 有优 势。（2）海外 厂商 经过多 年经 营，已 完成 大额装 备投 资摊销。成本及运 营结构 优势转 化为利 润空间，在价 格竞争 时具 备优势。未来随着我国高端 装备制造不断 发展，精密 传动需求有 望继续加大，高精 度滚珠丝杠量 产能力将成 为各企业的核心竞争力 之一。4 主轴是机床上带动 刀具或工件旋 转，产生切 削运动的运 动轴。主轴 属于数 控机床 传动系 统的一 部分，其质量好技 术水平 直接影 响机床 品质、性能、工作效 率及 运行稳定 性。按 照主轴 的驱动 方式，机床主 轴可分为机械 主轴和 电主轴 两大类。机械主轴 通过 主轴电 机和中 间的传 动装置（如皮 带、齿 轮、联轴 器等）带动主 轴旋转 工作，一般用 于非数控机床 和大扭 矩机床。机械 主轴技 术成熟、结构 简单、制造和 维修难 度小、价格低 廉且后 期维护 成本低，在大重型机床低速大扭 矩、大功率 等要求上表现 优 越。19/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 电主轴是数控机床 三大高新技术（高速电主 轴、数控系 统、进给传动）之 一，更适宜高 性能数控机 床。电主轴由 无外壳 电机、主轴、轴承、主轴单 元壳体、驱 动模块和 冷却装 置等组 成。转 子采用 压配方 法与主轴做成 一体，主轴则 由前后 轴承支 承。定 子通过 冷却 套安装于 主轴单 元的壳 体中。主轴的 变速由 主轴驱动模块 控制，而主轴 单元内 的温升 由冷却 装置限 制。在主轴的 后端装 有测速、测角 位移传 感器，前端的内锥孔 和端面 用于安 装刀具。将电 动机与 主轴从 结构 上融为一 体。电主轴代替机械主 轴大势所趋。因 省去 了皮 带、齿 轮或 联轴器的 传动环 节，相 比传统 机械主 轴，电 主轴具有高转 速、高 精度、高效率、高可 靠性等 特点，其 根据昊志机电招股书，并联运动机 床、五面体 加工中心等高档数控机 床，由于加工 工艺和加工 对象的特殊 性，必须使用电主 轴。我国每年主轴市场 规模近百亿。按 每台 机床 平均搭配 1.3 根主轴（部分机 床搭载 2 根主轴），主 轴均价1 万元计算，机床 加工环 节和加 工时长 都会影 响其寿 命。以无心 磨床为 例，机 床每使用 2000 小时就 需要更换 一 次主轴，每年 约更换 4 次，存量替换空间可观。20/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 我国电主轴竞争格 局分散，量产 厂商较少。根 据A 智 能装备有 限公司 差异化 战略研 究数 据统计，我国电主轴 主要厂 商包括 昊志机 电、无 锡博华 等。龙 头企 业昊志机 电市占 率约为 21%。大 部分市 场被企 业自制或中 小厂商 占据。低端电主轴基本实 现国产化，高 端市场国产 化率较低。全球主轴 行业领 先企业 主要集 中在欧 洲、日 本、台湾等地，瑞士 FISCHER 公司、瑞士 IBAG 公司、德 国 Kessler 公司、英国 西风等 欧洲厂 商在全 球电主轴行业 占据重 要份额。日本、台湾 的主轴 技术水 平相 对落后于 欧洲，但产业 发展成 熟，性 价比较 好。目前国产 电主轴 已基本 实现了 对台湾 厂商的 超越。主轴轴承突破是电 主轴国产化率 提升的关键。主轴 轴承 是电主轴 最核心 的部件，在电 主轴产 品的生 产成本中占比 较高。昊志机 电电主 轴的轴 承主要 进口自 德国 舍弗勒，而可比 规格型 号的进 口轴承 价格大 幅高于国产轴 承，使 得国产 电主轴 的价格 居高不 下，限 制了 电主轴的 进一步 渗透。因此，突破主 轴轴承 的关键技术，实现主 轴轴承 国产化 是高端 电主轴 国产化 率提 升的关键。21/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 2 1 金属切削 机床是 最主要 的一 类 机床，用切削、磨削 或特 种加工方 法加工 各种金 属工件，使之 获得所 要求的几何形 状、尺 寸精度 和表面 质量，主要包 括“车铣刨磨镗拉钻”7 种工艺。金属 切削机 床包括 含车床、磨床、铣 床、镗 床、钻 床、加 工中心 等众多 细分品 类。普通数控机床 一 般指在 加工工 艺过程 中的一 个工 序上实 现数字控 制的自 动化机 床，如 数控铣 床、数 控车床、数控 钻床、数控磨 床与数 控齿轮 加工机 床等。普通 数控机床 在自动 化程度 上还不 够完善，刀具 的更换与零件 的装夹 仍需人 工来完 成。而 加工中 心是带 有刀 库和自动 换刀装 置的数 控机床，它将 数控铣 床、数控镗床、数控 钻床的 功能组 合在一 起，零 件在一 次装 夹后，可 以将其 大部分 加工面 进行铣、镗、钻、扩、铰及 攻螺纹 等多工 序加工。由于 加工中 心能有 效地 避免由于 多次安 装造成 的定位 误差，所以 它适用于产品更换频繁、零件形状复杂、精度要求 高、生产批 量不大而生产周期 短的产品。金属切削 机床企 业较多，其中 科德数控、海 天精工、国 盛智科、创世纪、日发精机 等 企业以 加工 中心为主，在磨 床领域，科德 数控、秦川机床、日发精 机、华辰装备、宇环数控 均有 布局，其中华 辰装备、宇环数控主 要从事 磨削设 备生产。此外，车床 也是较 多企 业会布局 的机型，浙海德曼 专注高 端精密 数控车床。1 70%车削是运 用车床 来制造 包含圆 柱形特 征的零 件。工 件自 身在轴上 旋转，与精密 车削工 具相接 触，形 成圆形边缘、径向和轴向孔、槽和沟槽。车削加工是轴类零件和盘类零件等旋转类加工件最基本的加工工艺。而车床就 是采取 车削加 工的机 床。根 据金 属切削 机床 论、浙 海德曼 招股书，车床 作为金 属切削 机床最重要的 一大分 类，在金属切削机床中 占比约为 20%-35%。车床的种 类多达 数十种，比较 典型的 大类有 仪表车 床、单轴自动 车床、多轴自 动或半 自动车 床、回 轮或转塔车床、曲轴及凸轮轴车 床、立式车床、落地及卧式车床、仿形及多刀车、轮轴辊锭及铲齿车床等等。比较常用 的分类 是卧式 和立式 车床，根据中 国机床 工具 工业年鉴，按照销量划分，2020 年卧式、立式销量分别占比 94%、5.7%，而按照金额划分，二者分 别占比 82%、18%。造成差 异的原 因主要 在于 22/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 均价，卧式车床销售均价 约为 13 万元/台，而立式均价 约为 47.8 万元/台，总体均价约 为 15.1 万元/台。卧式、立 式车床 又可以 进一步 分为超 重型、重型、大型、中小型 车床，其价格 在数十 万到几 百万不 等。车床广泛 用于汽 车行业 的发动 机、变 速箱、地盘等 零件 的中轴、齿轮、轮毂等，工程 机械的 操作系 统、变矩器系 统、底 盘系统 等，电 机、液 压、气 动泵、阀门 等为代表 的通用 设备里 大量的 阀芯、轴、端 盖等均需要用 数控车 床加工。随着 数控车 床精度 不断提 高，在航空航 天、军 工领域 也有特 殊地位，最突 出的应用是以 车代磨、车铣 复合等 加工技 术。根据浙海 德曼招 股书，目前，我国的车床数 控化率已经 达到 70%以上，与欧 美日等 差距不 大，而 根本差距体现 在精度 稳定性、精度 保持性 等方面 达不到 客户 要求。2 相比车床、铣床，磨床的种类更为繁多，多达上百种，可以分为：仪表 磨床、外圆磨 床、内 圆磨床、砂轮机、坐 标磨床、导轨 磨床、刀具刃 磨床、平面及 端面 磨床、曲 轴凸轮 轴花键 及轧辊 磨床、工具磨 床、超精机、内圆珩 磨机、外圆及 其他珩 磨机、抛光机、砂 带抛光及 磨削机 床、刀 具刃磨 及研磨 机床、可转位刀片磨 削机床、研磨 机、球 轴承套 圈沟磨 床、滚 子轴 承套圈滚 道磨床、轴承 套圈超 精机、叶片磨 削机床、滚子 加工机 床、钢 球加工 机床、气门活 塞及活 塞环 磨削机床、汽车 拖拉机 修磨机 床等多 个类型。磨床的分类和应用非 常广泛，而且 很多磨床都 是特定行业 的一些特定设备。从加工精 度可以 看出，相比车 床、铣 床、刨 床等 加 工设 备，磨床 更能实 现较高 的行为 公差精 度和表 面粗糙度，所 以在很 多零件 的精加 工工序，磨床 被广泛 而普 遍的使用 着。外圆磨床、平面磨 床是最常见磨 床，轧辊磨 床价值量最 大。按照中 国机床 工具工 业协会 分类标 准，从销量来看，磨床 中占比 最高的 分别为 平面磨 床、外 圆磨 床、轴承磨 床、无 心磨床，而从销售金额来看，外圆磨床、平面磨床、轧辊磨床、无心磨床、轴承 磨床占 比高。而从 销售均价来看，轧辊 磨床、坐标磨床、导轨磨床、金属珩 磨机床价值量 较高，分别在 284、100、91、98 万元/台。总 体上看，磨床 总销量约为车床的 1/4，销售 金额为 车 床的 1/3，均 价约为 23.3 万元/台，也要 高于车 床均价。从数控化率来看，数控磨床占磨 床总销量的 26.8%，金额占比约为 58.6%，数控化率相较于车床略 低。其中，轴 承磨床、导轨 磨床、无心磨 床、金 属珩磨 机床、轧辊磨 床数控 化率较 高，数 控化率 在 60%以上，平面磨床、外圆 磨床数 控化率 分别在 20.6%、43.5%。23/34 2024 年 4 月 1 日 行业|深度|研究报告 从加工精 度可以 看出，相比车 床、铣 床、刨 床等加 工设 备，磨床更能实现较高的行 为公差精度 和表面粗糙度，所以 在很多 零
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