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1、 1/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 工業母機行業深度:行業現狀、工業母機行業深度:行業現狀、驅動因素、驅動因素、產業鏈及相關公司深度梳理產業鏈及相關公司深度梳理 近年來,新一輪科技革命蓬勃興起,我國經濟面臨轉型壓力,全球產業鏈面臨結構重塑和重新布局,中國產業鏈面臨“卡脖子”“斷點”“堵點”等困境,供應鏈安全性問題日益凸顯。機床即“工業母機”,其作為機器之器決定著一個國家或地區的工業發展水平和綜合競爭力。而目前,我國數控機床企業主要定位于中低端市場,高端產品滲透率雖在提升但仍處于較低水平,國產替代空間廣闊。未來在制造升級
2、、自主可控及政策設計的推動下,行業將迎來突破機遇;關鍵在以核心零部件為代表的產業鏈配套環節。一批技術實力強,具備一定積累和規模的數控機床企業,有望在中端數控機床市場持續替代進口產品,并往高端市場加快突破。本篇文章的研究對象將是工業母機,我們將講解工業母機的分類、行業特征等內容。詳細分析目前國內市場現狀、分析驅動行業發展的因素。并且我們將對工業母機產業鏈進行詳細梳理,分析其主要組成部分的國產化率,列舉相關公司,希望這些內容能夠啟發大家對工業母機行業的了解。目錄目錄 一、行業概述.1 二、行業現狀.4 三、驅動因素.7 四、產業鏈分析.10 五、經營模式.27 六、相關公司.31 七、市場預測.3
3、3 八、參考研報.34 一、行業一、行業概述概述 1、概念及分類、概念及分類 機床是對金屬、其他材料的坯料或工件進行加工,使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的機器。機床是制造機器的機器,這是機床區別于其他機器的主要特點,故機床又稱為工業母機。機床包括金屬切削機床、金屬成形機床、木工機床三大類。機床包括金屬切削機床、金屬成形機床、木工機床三大類。機床類別眾多,按加工方式劃分,可以分為金屬切削機床、金屬成形機床、木工機床。此外,機床按是否使用數控系統,可以分為數控機床和非數控機床。2/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 數控機床分為高中低三檔。數
4、控機床分為高中低三檔。根據紐威數控招股書數據,高檔數控機床指的是 4 軸以上的加工中心、采用動力刀架的數控車床、精度達到精密級的其他機床,主要應用于汽車、航空航天、工程機械、模具、核電醫療、電子等領域;中檔數控機床指的是精度未達精密級的 3 軸加工中心、采用非動力刀架的數控車床,主要應用于汽車、工程機械、電子、模具、閥門等領域;低端數控機床指的是采用精度、可靠性較低數控系統,部分依賴人工操作、加工精度較低的機床,只能進行簡單車、銑加工。五軸聯動可以實現對空間復雜型面的加工。五軸聯動可以實現對空間復雜型面的加工。五軸聯動是指機床基本的直線軸三軸 X、Y、Z 及附加的旋轉軸 A、B、C 中的兩軸,
5、五個軸同時運動,任意調整刀具或工件的姿態,實現對空間復雜型面的加工。機床軸的絕對數量并非衡量數控機床先進程度的標準,重點在于聯動軸數量。2、中國機床行業發展歷程中國機床行業發展歷程 我國數控機床發展起步相對較晚,20 世紀 80-90 年代西方發達國家機床已經全面進入了數控機床時代,在技術、品牌等方面建立了先發優勢,而我國在此階段則主要聚焦于低端數控機床的國產化。2015 年以 3/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 來,隨著下游產業的不斷升級發展,對機床加工精度和精度穩定性等要求越來越高,我國部分民營機床企業抓住行業轉型升級機遇,定位中高檔數控機床產
6、品,圍繞汽車、消費電子、高端裝備等下游行業需求實施產品開發,產品質量穩步提升且價格優勢相對突出,在機床行業激烈的市場競爭中開始嶄露頭角,我國中高端數控機床國產化進程較前期有所提速。3、機床行業特征:市場規模大,周期性強機床行業特征:市場規模大,周期性強 機床行業具備市場規模大和周期屬性強兩大典型特征。機床行業具備市場規模大和周期屬性強兩大典型特征。根據 Gardner Intelligence 的數據,2022 年中國機床消費額為 274 億美元(約 1800 億人民幣),全球機床消費額約為 795億美元(約 5300億人民幣),中國消費額占全球的約 34%,是全球第一大機床生產國和消費國。機
7、床行業是一個典型的周期性行業,當前大周期(更新周期)向上,小周期(庫存周期)逐步見底回升。機床行業是一個典型的周期性行業,當前大周期(更新周期)向上,小周期(庫存周期)逐步見底回升。機床的一般產品壽命約為 10 年,因此行業大約每 7-10年為一個商業周期,歷史上全球消費規模 1983年、1993 年、2003 年、2013 年均為階段性低點。從 10 年的大周期來看,2020 年全球機床總消費668.17 億美元,中國機床消費金額 213.16 億美元,處于近 10 年最低位,中國及全球市場從 2021 年開始復蘇,2021 年機床消費顯著提升,分別同比增長 19.73%和 31.46%。2
8、022 年受宏觀經濟形勢、疫情等因素影響,機床消費金額有所回落,中國和全球消費金額分別為 274億美元和 795 億美元。機床行業目前仍處于底部回升階段。中國機床消費占全球比重在 2019 年下降到低位 27.16%后,近三年穩步上升,2022 年達到 34%。4/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 從小周期維度來看,與注塑機、機器人、激光、工控、通用減速機等通用自動化行業一致,背后是制造從小周期維度來看,與注塑機、機器人、激光、工控、通用減速機等通用自動化行業一致,背后是制造業投資的小周期。業投資的小周期。小周期維度 3-4 年一輪周期,2019 年
9、、2015 年、2012 年、2009 年均為小周期低點。2022 年以來我國工業企業持續處于去庫存狀態,PPI 同比和庫存同比整體呈下降趨勢。今年 8 月以來,我國工業企業庫存同比增速回升,PPI 降幅收窄,工業企業利潤增速大幅回正,各項數據表明我國庫存周期拐點已初步顯現。目前中國機床行業處于大、小周期底部回升的交織階段。展望未來 3-5 年,一方面借力國家十四五規劃,以高端制造業為導向的制造升級趨勢下國內機床消費市場有望持續提升,另一方面國產機床企業技術進步將進一步打開出口市場。二、行業現狀二、行業現狀 1、我國機床行業大而不強,高端領域被海外壟斷我國機床行業大而不強,高端領域被海外壟斷
10、我國為機床大國,機床行業消費量世界第一。我國為機床大國,機床行業消費量世界第一。根據德國機床制造商協會數據,2022 年我國機床產值、銷售額均為世界第一。產值占比約為 32.0%;機床消費額約占比 32.2%。5/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 目前數控化已成機床行業的大勢所趨,目前數控化已成機床行業的大勢所趨,2022 年我國金屬切削機床數控化率為 46.3%,金屬成形機床數控化率為 11.3%,與美、德、日等發達國家 70-80%的水平仍有較大差距。我國機床行業大而不強,性能與海外差距較大。我國機床行業大而不強,性能與海外差距較大。從精度來看,
11、以德國 WALDRICHCOBURG 公司龍門加工中心產品為例,其使用 10 年后精度保持率可達到 95%,而目前國產設備使用 10年期精度保持率還難以達到 85%。目前,我國高檔數控機床平均無故障時間間隔(MTBF)已由 600 小時優化至 2000 小時,精度指標也提升了 20%,但較國外水平仍存在追趕空間。我國數控機床企業集中于中低端市場,高端數控機床仍然依賴進口。我國數控機床企業集中于中低端市場,高端數控機床仍然依賴進口。我國數控機床市場大致可以分為 3個梯隊。(1)以 DMG、山崎馬扎克、牧野等為代表國際性機床企業基本壟斷高端市場;(2)以濟南二機床、上海機床、秦川機床、海天精工、紐
12、威數控、科德數控、宇環數控等為代表的大型國有企業及部分具有核心競爭力的民營企業,主要占據中端市場;(3)由眾多中小企業組成的低端市場。本土機床數控化率不斷提升,部分企業逐漸可與國外競爭,但仍有差距。從國內市場來看,我國機床行業在低從國內市場來看,我國機床行業在低端產品領域競爭激端產品領域競爭激烈,產能過剩;在中端產品領域,國內企業面臨與合資企業的競爭。在高端數控機床烈,產能過剩;在中端產品領域,國內企業面臨與合資企業的競爭。在高端數控機床領域長期被海外壟斷,領域長期被海外壟斷,2023 年國產化率約為年國產化率約為 6%。6/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告
13、研究報告 2、本土機床企業規模較小,距國際廠商有量級差距本土機床企業規模較小,距國際廠商有量級差距 我國本土機床產品價值量相對較小,2022 年的本土機床企業營收規模中最高的約為 45 億元。而國際企業除德國埃馬克外,其余廠商 2019 年的收入規模均為百億級,中外機床廠商收入規模差距仍然較大。3、我國機床進口依賴度下降,出口保持增長我國機床進口依賴度下降,出口保持增長 中國數控機床中國數控機床進進口呈下降趨勢,出口呈上升趨勢??诔氏陆第厔?,出口呈上升趨勢。中國數控機床進口數量整體呈下降趨勢。根據中國海關數據,2020 年,中國進口數控機床數量降到 9988 臺,接近歷史低點,進口金額跌至 2
14、3.74億美元;2021 年疫情形勢緩解,中國數控機床進口數量回升至 13694 臺,同比增加 37.10%,進口金額為 26.77億美元,同比增加 12.74%。中國數控機床出口數量整體呈上升趨勢,根據中國海關數據,2021 年中國數控機床出口數量為 58231 臺,同比變化 8.13%;出口金額為 11.17 億美元,同比增加 34.96%。根據中國海關數據,2022 年機床工具進口 124.0 億美元,同比下降 10.2%;出口 209.5 億美元,同比增長9.0%。7/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 中國數控機床進口均價遠高于出口均價。中國
15、數控機床進口均價遠高于出口均價。中國進口數控機床以高檔機為主,出口數控機床則多是中低檔產品。根據中國海關數據,2021 年中國數控機床進口均價為 19.55 萬美元/臺,出口均價為 1.92 萬美元/臺,均價差值為 17.63 萬美元/臺。中國進出口均價都呈整體下降趨勢。中國數控機床進口較集中,出口較分散。中國數控機床進口較集中,出口較分散。中國數控機床進口集中,主要來自于日本、德國及中國臺灣,分別占比 28.80%、15.20%、8.70%,進口金額之和占中國數控機床總進口金額比例高達 52.70%。中國是數控機床出口大國,出口國眾多,比例分散。其中,中國數控機床出口金額占比較大的國家有越南
16、、美國、印度及俄羅斯聯邦,分別占比 8.00%、7.40%、7.20%、6.20%。三、驅動因素三、驅動因素 1、制造業規模持續增長,對工業母機的需求增加制造業規模持續增長,對工業母機的需求增加 從制造業品類齊全度及金額來看,中國已經成為全球領先的制造業大國。根國家統計局統計,2004 年至 2022 年,我國制造業規模持續增長,2022 年達到 33.52 萬億元。從歷史數據來看,我國機床消費額的增減與制造業 GDP 增速的變動基本同步,但從幅度上看,機床消費額的彈性更大。因此制造業規模的擴大,以及景氣度的復蘇,將在一定程度上推動機床消費的增加。8/34 2024 年年 4月月 1 日日 行
17、業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、機床需求結構升級,帶動高檔數控機床需求旺盛機床需求結構升級,帶動高檔數控機床需求旺盛(1)新興產業崛起凸顯行業加速轉型需求新興產業崛起凸顯行業加速轉型需求 我國傳統工業企業是數控機床重要的需求和增長市場,如今我國鋼鐵、老式機械等傳統重工業產能過剩嚴重,對數控機床的需求開始下降,進而導致重型機床供過于求。而隨著中國制造業加速轉型,精密模具、新能源、航空航天、軌道交通、精密模具、新能源、航空航天、軌道交通、3D 打印、儀器儀表、生物醫打印、儀器儀表、生物醫藥等藥等新興產業迅速崛起,其生產制造過程高度依賴數控機床等智能制造裝備,故而將成為數控機床行業新的增長點
18、,有力推動適用于上述領域的高速、高精、高效、高穩定性、大型化、智能化、多軸化、復合化等金屬切削數控機床的發展。從 2017-2022 年制造業固定資產投資完成額增速來看,2017-2022CAGR 在在 10%以上的行業主要有計算機通信和其他電子設備制造業、專用設備制造業、電氣機以上的行業主要有計算機通信和其他電子設備制造業、專用設備制造業、電氣機械及器材制造業、醫藥制造業、儀器儀表制造業、廢棄資源綜合利用業等。械及器材制造業、醫藥制造業、儀器儀表制造業、廢棄資源綜合利用業等。黑色金屬冶煉壓延加工業增速也在 15.7%,但近年來受下游需求影響,增速有所放緩。(2)工業工業 4.0 時代,助推數
19、控機床向智能化、網絡化、柔性化方向深入時代,助推數控機床向智能化、網絡化、柔性化方向深入 工業 4.0 要求通過智慧工廠、智能自動化生產線、物聯網等工具,實現生產和流通領域的智能化,進而為消費者提供高度個性化的產品。與此相適應,數控機床必須向智能化、網絡化、柔性化智能化、網絡化、柔性化發展以滿足工業 4.0 的深層需求。當前數控機床的銷售主要是單機銷售,當前數控機床的銷售主要是單機銷售,隨著下游生產企業競爭加劇以及成本上升,尤其是勞動力生產成本急劇上升以及勞動力短缺情況愈加頻繁時,將倒逼更多無人化自動生產車間的出現,單機銷售下游客戶對自動化生產線以及無人化車間的需求將上升。無人化車間將以“數控
20、機床+工業機器人”成套設備出成套設備出 9/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 現,現,先行解決勞動力生產成本急劇上升的痛點?!皵悼貦C床+工業機器人”等成套設備的普及將成為未來行業發展的重要特點,是實現打造未來智慧工廠與智能自動化生產線的重要一步,更是數控機床生產企業未來的發展方向。(3)多軸聯動數控機床成為行業的未來發展趨勢多軸聯動數控機床成為行業的未來發展趨勢 工業上需要加工復雜的曲面,艦艇、飛機、火箭、衛星、飛船,艦艇、飛機、火箭、衛星、飛船中許多關鍵零件的材料、結構、加工工藝都有一定的特殊性和加工難度,用傳統加工方法無法達到要求,必須采用多軸聯
21、動、高速、高精度的數控機床才能滿足加工要求。以五軸聯動加工中心為代表的高檔數控機床作為難度最大、應用范圍最廣的數控機床技術,在加工方面有著適用范圍廣、加工質量精、工作效率高等特點,符合未來機床的發展趨勢,系航空航天、船舶、精密儀器、發電機組航空航天、船舶、精密儀器、發電機組等下游行業加工關鍵部件的重要加工工具。3、貿易摩擦疊加疫情,驅動機床國產化率提速貿易摩擦疊加疫情,驅動機床國產化率提速 2018 年國際貿易局勢惡化后,疊加 2020年疫情,海外部分產業供應鏈斷裂,進口受阻,為國產替代帶來了機遇,國產化率提升再度提速。從從“巴統協議巴統協議”到到“瓦森納協定瓦森納協定”,以及震驚國際的東芝事
22、件,美國等發達國家限制成員國向中國等國家出口武器裝備和尖端技術產品,尤其是以五軸聯動數控機床為代表的高檔數控機床,其出口受到發達國家的嚴格管制。高檔數控機床的技術瓶頸已經成為我國制造提質增效的“卡脖子”問題。4、自主可控為戰略必須,政策設計助推產業升級自主可控為戰略必須,政策設計助推產業升級 二十大報告強調安全與發展,特別是產業鏈供應鏈安全。自主可控、產業升級是必然趨勢。工業母機作工業母機作為制造機器的機器,占據產業鏈中上游重要環節,已轉變自主可控的核心資產。為制造機器的機器,占據產業鏈中上游重要環節,已轉變自主可控的核心資產。政策頂層設計助推工業母機產業升級。政策頂層設計助推工業母機產業升級
23、。2022 年以來,我國陸續出臺相關政策,從高端制造頂層設計、資金支持、稅收減免三方面深化賦能工業母機產業,涉及工業母機、關鍵功能部件、數控系統等多個環節,政策縱深性、延展性加強,有望有效助推工業母機產業升級,從制造業根基推動新一輪高端裝備革命。10/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四、產業鏈分析四、產業鏈分析 機床產業鏈較為清晰。機床產業鏈較為清晰。機床上中下游較為清晰,包括上游基礎材料和零部件生產商、中游機床制造商和下游終端用戶。上游基礎材料和零部件生產商包括機床制造商提供結構件(鑄鐵、鋼件等)、傳動系統(導軌、絲杠、主軸等)、數控系統等,涉及
24、企業主要有發那科、西門子、海德漢、三菱等;中游是機床制造商,負責向終端用戶提供滿足其要求的各種機床和成套的集成產品;下游主要是汽車、消費電子、航天航空、船舶、工程機械等領域。原材料占機床成本大頭。原材料占機床成本大頭。在機床生產過程中,原材料成本占比最高,為 73.9%,其次是人工、折舊與其他制造費用,占比分別為 11.9%、7.9%和 6.4%。1、上游零部件、上游零部件 機床核心零部件包括數控系統,編碼器、光柵尺,滾珠絲杠,主軸,導軌,轉臺等。其精度及可靠性對機床性能影響較大。我國核心零部件依賴海外進口,高端領域國產滲透率低,技術水平較海外廠商有一定差距。11/34 2024 年年 4月月
25、 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 (1)數控系統:機床最核心的數控系統:機床最核心的“大腦大腦”,高端國產化率低于,高端國產化率低于 10%1)成本占比成本占比20%-40%,高端數控系統國產滲透率低,高端數控系統國產滲透率低 數控系統是數控機床的控制系統,由驅動器、控制器、電機構成,是機床最核心的控制部件。高檔數控高檔數控系統價值約占機床成本的系統價值約占機床成本的 20%-40%。12/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 數控系統具有利潤高、粘性強的特點。數控系統具有利潤高、粘性強的特點。作為數控機床最核心的部件,數控系統掌控著工業
26、母機運作過程中的穩定與作業安全,因此客戶粘性強、毛利率高。利潤率方面,利潤率方面,以日本發那科為例,1972 年發那科從富士通集團獨立后,當年數控系統的稅前利潤率為 23.2%,隨著產品迭代性能增強、客戶認可度提升及粘性加大,到 1983 年,發那科數控系統的稅前利潤率提升至 38%。而國內廠商科德數控在 2018-2019年以銷售航空航天用高端數控系統為主的時期,毛利率一度高于 60%??蛻粽承苑矫?,客戶粘性方面,行業層面看,數控系統需要配合機床工藝不斷迭代,通過機床大量應用進而修正、升級是數控系統走向成熟可靠的必經之路。從公司層面看,數控系統在正式投入使用前,需要投入大量磨合調試成本,因其
27、直接影響工業母機運作過程中的穩定與作業安全,客戶一經選定,不容易輕易更換。而廣泛的數據收集和調試經驗將進一步推進優勢品牌的技術迭代,相比其他行業,更易形成“贏家通吃”局面。2022 年,我國數控系統市場規模約為年,我國數控系統市場規模約為 135 億元。億元。根據 MIR 數據,2022 年,我國數控系統市場規模約為 135 億元,數控系統銷量達 37.9 萬臺/套。13/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 數控系統國產化率低,國產替代空間大。數控系統國產化率低,國產替代空間大。國內目前主流的高檔數控系統主要來自德日等,如德國西門子、德國海德漢和日本發
28、那科等。2022 年,我國海外數控系統廠商市占率約 67%。且進口系統多為封閉式,修改和擴展控制軟件較為困難。高端數控系統國產化率低于高端數控系統國產化率低于 10%,自主力亟待提升。,自主力亟待提升。高端數控系統主要滿足航空航天、汽車、船舶等重要關鍵零件機械加工需求,一直是重要的戰略資源,被發達國家嚴格管控,禁止對外銷售或完全開放功能。作為資本和技術密集型產業,高端數控系統已經形成寡頭市場,寡頭反之加強資本和技術密集。目前我國高端數控系統國產化率不足 10%,成為導致中國制造基礎薄弱的“卡脖子”關鍵基礎部件。國內華中數控、北京精雕、科德數控等廠商正奮起追趕。14/34 2024 年年 4月月
29、 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2)數據積累助力產品迭代,數據積累助力產品迭代,AI賦能縮短國內外代際差賦能縮短國內外代際差 我國高端數控系統的技術壁壘,主要在伺服電機、應用級前沿控制技術及可靠性等方面。我國高端數控系統的技術壁壘,主要在伺服電機、應用級前沿控制技術及可靠性等方面。從中高檔數控機床技術上看,國內企業在工藝技術和關鍵共性技術投入上布局廣泛,但在前沿技術上較國外有較大差距,且在可靠性、數字化設計及動態誤差補償等技術上還存在一定缺口。高性能伺服和驅動技術是國內與海外差距最大的技術之一。國產數控系統的突破路徑主要有以下三點:國產數控系統的突破路徑主要有以下三點:1)重
30、視各領域頭部客戶數據積累,利用先進應用場景反哺技術。2)嵌入 AI 芯片利用 AI 賦能數控系統核心伺服裝置,縮減國內外代際差。3)深入教育系統,培養下一代工人對國產品牌的強粘性。(2)編碼器、光柵尺:數控機床的編碼器、光柵尺:數控機床的“眼睛眼睛”,高精度供貨能力稀缺,高精度供貨能力稀缺 編碼器、光柵尺皆屬于光柵傳感器,編碼器、光柵尺皆屬于光柵傳感器,是集光、機、電、算技術于一身的高精度位移傳感器,被比喻為“數控機床的眼睛”。編碼器可以檢測機械運動,并將其轉換為模擬或數字編碼的輸出進行反饋。編碼器一般應用于機床轉臺、擺頭等需要測量角位移的機床部件。編碼器一般應用于機床轉臺、擺頭等需要測量角位
31、移的機床部件。一般來講,編碼器在機床主軸、伺服軸和刀庫上皆可安裝。按監測原理,編碼器可分為光電編碼器和磁電編碼器兩種。光電編碼器由光源、光碼盤和光敏原件組成,精度高、可靠性好,一般適合用于加工中心;磁電編碼器結構簡單、耐高溫、耐油污,一般用于低速、低精度、環境惡劣的數控車床及銑床等場景。15/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 光柵尺是光柵線位移傳感器的簡稱,一般應用于直線移動導軌。光柵尺是一種利用光柵原理實現線位移測量的傳感器,可實現移動量的精確顯示和自動控制,廣泛應用于金屬切削機床加工 S 的數字顯示和CNC 加工中心位置環的控制。中低端機床一般只
32、使用編碼器,高端精密機床需要同時配置編碼器中低端機床一般只使用編碼器,高端精密機床需要同時配置編碼器+光柵尺。光柵尺。數控機床伺服控制系統分為半閉環與全閉環控制系統兩種。其中,半閉環控制半閉環控制使用間接測量,將編碼器等位置檢查裝置安裝在伺服電機或絲杠的端部,測量誤差較大;全閉環控制全閉環控制能夠實現終端位移的直接測量,將光柵尺安裝在機床運動部件上,系統精度更高,多見于高端精密機床;且機床精度幾乎只取決于光柵尺精度和安裝位置。且機床精度幾乎只取決于光柵尺精度和安裝位置。五軸聯動機床一般配備五軸聯動機床一般配備 2 個編碼器個編碼器+3 個光柵尺。個光柵尺。近兩年國內外高端數控機床,基本全部采用
33、絕對式光柵尺。五軸數控機床 3 個直線軸和 2 個旋轉軸需對應配套 3 個光柵尺和 2 個角度編碼器。16/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 我國編碼器市場穩健增長,我國編碼器市場穩健增長,40%以以上的市場被多摩川、海德漢占據。上的市場被多摩川、海德漢占據。根據 MIR 數據,2022 年我國編碼器市場規模約為 25.75 億元,同比增長 7.4%;預計到 2025 年將增長到 33 億元,2022-2025 年 CAGR達 8.6%。根據 MIR 統計,按銷售額計算,我國編碼器 42%的市場被多摩川、海德漢兩家外資廠商占據,國內廠商禹衡光學市場占
34、比 8%,位列第三。相比編碼器,我國光柵尺市場增長較快,市場基本被外資壟斷。相比編碼器,我國光柵尺市場增長較快,市場基本被外資壟斷。根據 MIR 數據,2022 年我國光柵尺市場規模約為 14.73 億元,同比增長 6.2%;預計到 2025年將增長到 21.3 億元,2022-2025 年 CAGR 達13%。光柵尺市場基本被多摩川、雷尼紹、北京發格(母公司西班牙發格)等外資廠商占據。絕對式光柵尺是多軸數控機床未來發展方向。絕對式光柵尺是多軸數控機床未來發展方向。同增量式光柵尺相比,安裝絕對光柵尺的機床可在重新開機后無需執行參考點回零操作,可在中端后馬上開始原來加工程度,顯著提升了有效加工時
35、間,更適合于多軸數控機床。17/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 高端數控機床用絕對式光柵尺市場基本由外資壟斷。高端數控機床用絕對式光柵尺市場基本由外資壟斷。我國絕對式光柵尺起步較晚,近幾年才形成產業批量化狀態。在金屬切削類全閉環數控機床中,封閉式玻璃載體絕對式光柵封閉式玻璃載體絕對式光柵 80%以上由海德漢公司占據。以上由海德漢公司占據。絕對式光柵尺市場的其他供應商還有西班牙發格(FAGOR)、英國雷尼紹(RENISHAW)等。同時,超高精的產品被西方國家列入限制出口的產品目錄,對我國的購買進行嚴格控制。國內目前有絕對式光柵尺供貨能力的廠商主要為禹
36、衡光學(奧普光電子公司)。(3)絲杠:滾珠絲杠是數控機床核心傳動部件,高精度量產廠商稀少絲杠:滾珠絲杠是數控機床核心傳動部件,高精度量產廠商稀少 絲杠是用來完成進給運動的一個重要原件,是一種精度很高的零件,它能精確地確定工作臺坐標位置,將旋轉運動轉換成直線運動,而且還要傳遞一定的動力,所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以,絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮,以提高其加工精度。機床絲杠按其摩擦特性可分為三類,即滑動絲杠、滾動絲杠、靜壓絲杠滑動絲杠、滾動絲杠、靜壓絲杠。滾珠絲杠是將旋轉運動轉化為線性運動的傳動機構。滾珠絲杠是將旋轉運動轉化為線性運動的傳動機構。其主要優勢是能
37、夠在高速運行下保證定位精度,由于摩擦力比較低,傳動效率可達 90%,遠高于普通滑動螺紋傳動。在數控機床,機器人關節,新能源車等領域具有廣泛應用。滾珠絲杠作為數控機床核心傳動部件,是機床高端化的關鍵。滾珠絲杠作為數控機床核心傳動部件,是機床高端化的關鍵。在工業母機領域,滾珠絲杠用于直線傳動,通常安裝在高精度數控機床的直線軸中。如五軸聯動機床由 3 個直線軸和 2 個旋轉軸構成,一般會在 X、Y、Z 軸分別安裝一個高精度滾珠絲杠。18/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 我國是滾珠絲杠的主要消費市場之一,量產廠商稀少。我國是滾珠絲杠的主要消費市場之一,量產
38、廠商稀少。根據華經產業研究院數據,我國滾珠絲杠市場規模約占全球總量的 20%。但國內滾珠絲杠競爭格局分散,具有量產能力的滾珠絲杠廠商稀少,主要玩家包括漢江機床(秦川機床子公司)、南京工藝、博特精工等。貝斯特、恒立液壓等公司亦有布局。目前,我國市場上的絲杠、導軌大概可以分為目前,我國市場上的絲杠、導軌大概可以分為 3 個應用檔次:個應用檔次:(1)對精度沒有要求的自動化領域。如自動化裝配、工廠自動化等;代表企業如怡合達、沃德斯通等。(2)對精度有一定要求的低端機床領域。該部分中檔功能部件國產廠商已具有一定市占率;代表企業如南京工藝、山東博特等,但海外進口仍然較多。(3)以加工中心為代表的中高端機
39、床領域;該部分基本由海外廠商占據。中高端滾珠絲杠自主可控力弱,國產滲透率不足中高端滾珠絲杠自主可控力弱,國產滲透率不足 10%。目前,國產滾動部件水平基本保持在 P2 級以下水平,大部分產品在 P3-P5 級,但在精度保持性和可靠性上仍有較大差距,難以滿足中高端機床需求。相比國內產品,海外產品優勢具有以下優勢:(1)國際企業基礎工藝及前沿學術相對領先,產品在精度、一致性、穩定性和可靠性方面更有優勢。(2)海外廠商經過多年經營,已完成大額裝備投資攤銷。成本及運營結構優勢轉化為利潤空間,在價格競爭時具備優勢。未來隨著我國高端裝備制造不斷發展,精密傳動需求有望繼續加大,高精度滾珠絲杠量產能力將成為各
40、未來隨著我國高端裝備制造不斷發展,精密傳動需求有望繼續加大,高精度滾珠絲杠量產能力將成為各企業的核心競爭力之一。企業的核心競爭力之一。(4)主軸:電主軸為高端機床必需環節,國產替代啟動主軸:電主軸為高端機床必需環節,國產替代啟動 主軸是機床上帶動刀具或工件旋轉,產生切削運動的運動軸。主軸是機床上帶動刀具或工件旋轉,產生切削運動的運動軸。主軸屬于數控機床傳動系統的一部分,其質量好技術水平直接影響機床品質、性能、工作效率及運行穩定性。按照主軸的驅動方式,機床主軸可分為機械主軸和電主軸兩大類。機械主軸機械主軸通過主軸電機和中間的傳動裝置(如皮帶、齒輪、聯軸器等)帶動主軸旋轉工作,一般用于非數控機床和
41、大扭矩機床。機械主軸技術成熟、結構簡單、制造和維修難度小、價格低廉且后期維護成本低,在大重型機床低速大扭矩、大功率等要求上表現優越。在大重型機床低速大扭矩、大功率等要求上表現優越。19/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 電主軸是數控機床三大高新技術(高速電主軸、數控系統、進給傳動)之一,更適宜高性能數控機床。電主軸是數控機床三大高新技術(高速電主軸、數控系統、進給傳動)之一,更適宜高性能數控機床。電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅動模塊和冷卻裝置等組成。轉子采用壓配方法與主軸做成一體,主軸則由前后軸承支承。定子通過冷卻套安裝于主軸單元的
42、殼體中。主軸的變速由主軸驅動模塊控制,而主軸單元內的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器,前端的內錐孔和端面用于安裝刀具。將電動機與主軸從結構上融為一體。電主軸代替機械主軸大勢所趨。電主軸代替機械主軸大勢所趨。因省去了皮帶、齒輪或聯軸器的傳動環節,相比傳統機械主軸,電主軸具有高轉速、高精度、高效率、高可靠性等特點,其根據昊志機電招股書,并聯運動機床、五面體加工根據昊志機電招股書,并聯運動機床、五面體加工中心等高檔數控機床,由于加工工藝和加工對象的特殊性,必須使用電主軸。中心等高檔數控機床,由于加工工藝和加工對象的特殊性,必須使用電主軸。我國每年主軸市場規模近百億。我國每年主
43、軸市場規模近百億。按每臺機床平均搭配 1.3 根主軸(部分機床搭載 2 根主軸),主軸均價1 萬元計算,機床加工環節和加工時長都會影響其壽命。以無心磨床為例,機床每使用 2000小時就需要更換一次主軸,每年約更換 4次,存量替換空間可觀。存量替換空間可觀。20/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 我國電主軸競爭格局分散,量產廠商較少。我國電主軸競爭格局分散,量產廠商較少。根據A智能裝備有限公司差異化戰略研究數據統計,我國電主軸主要廠商包括昊志機電、無錫博華等。龍頭企業昊志機電市占率約為 21%。大部分市場被企業自制或中小廠商占據。低端電主軸基本實現國產
44、化,高端市場國產化率較低。低端電主軸基本實現國產化,高端市場國產化率較低。全球主軸行業領先企業主要集中在歐洲、日本、臺灣等地,瑞士 FISCHER 公司、瑞士 IBAG 公司、德國 Kessler 公司、英國西風等歐洲廠商在全球電主軸行業占據重要份額。日本、臺灣的主軸技術水平相對落后于歐洲,但產業發展成熟,性價比較好。目前國產電主軸已基本實現了對臺灣廠商的超越。主軸軸承突破是電主軸國產化率提升的關鍵。主軸軸承突破是電主軸國產化率提升的關鍵。主軸軸承是電主軸最核心的部件,在電主軸產品的生產成本中占比較高。昊志機電電主軸的軸承主要進口自德國舍弗勒,而可比規格型號的進口軸承價格大幅高于國產軸承,使得
45、國產電主軸的價格居高不下,限制了電主軸的進一步滲透。因此,突破主軸軸承的關鍵技術,實現主軸軸承國產化是高端電主軸國產化率提升的關鍵。21/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、中游機床制造、中游機床制造(1)金屬切削機床:加工中心、數控車床、重型機床、磨床是主要機型金屬切削機床:加工中心、數控車床、重型機床、磨床是主要機型 金屬切削機床是最主要的一類機床,用切削、磨削或特種加工方法加工各種金屬工件,使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量,主要包括“車銑刨磨鏜拉鉆車銑刨磨鏜拉鉆”7種工藝。金屬切削機床包括含車床、磨床、銑床、鏜床、鉆床、加工中心等
46、眾多細分品類。普通數控機床普通數控機床一般指在加工工藝過程中的一個工序上實現數字控制的自動化機床,如數控銑床、數控車床、數控鉆床、數控磨床與數控齒輪加工機床等。普通數控機床在自動化程度上還不夠完善,刀具的更換與零件的裝夾仍需人工來完成。而加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床,它將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床的功能組合在一起,零件在一次裝夾后,可以將其大部分加工面進行銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序加工。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差,所以它適用它適用于產品更換頻繁、零件形狀復雜、精度要求高、生產批量不大而生產周期短的產品。于產品更換頻繁、零件形狀復雜、精度要求高、生
47、產批量不大而生產周期短的產品。金屬切削機床企業較多,其中科德數控、海天精工、國盛智科、創世紀、日發精機科德數控、海天精工、國盛智科、創世紀、日發精機等企業以加工中心為主,在磨床領域,科德數控、秦川機床秦川機床、日發精機、華辰裝備華辰裝備、宇環數控宇環數控均有布局,其中華辰裝備、宇環數控主要從事磨削設備生產。此外,車床也是較多企業會布局的機型,浙海德曼浙海德曼專注高端精密數控車床。1)車床:數控化率達車床:數控化率達70%以上,與國外差距主要在于穩定性及精度保持性以上,與國外差距主要在于穩定性及精度保持性 車削是運用車床來制造包含圓柱形特征的零件。工件自身在軸上旋轉,與精密車削工具相接觸,形成圓
48、形邊緣、徑向和軸向孔、槽和溝槽。車削加工是軸類零件和盤類零件等旋轉類加工件最基本的加工工藝。而車床就是采取車削加工的機床。根據金屬切削機床論、浙海德曼招股書,車床作為金屬切削機床最重要的一大分類,在金屬切削機床中占比約為在金屬切削機床中占比約為 20%-35%。車床的種類多達數十種,比較典型的大類有儀表車床、單軸自動車床、多軸自動或半自動車床、回輪或轉塔車床、曲軸及凸輪軸車床、立式車床、落地及臥式車床、仿形及多刀車、輪軸輥錠及鏟齒車床等等。比較常用的分類是臥式和立式車床,根據中國機床工具工業年鑒,按照銷量劃分,按照銷量劃分,2020 年臥式、立式年臥式、立式銷量分別占比銷量分別占比 94%、5
49、.7%,而按照金額劃分,二者分別占比,而按照金額劃分,二者分別占比 82%、18%。造成差異的原因主要在于 22/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 均價,臥式車床銷售均價約為臥式車床銷售均價約為 13 萬元萬元/臺,而立式均價約為臺,而立式均價約為 47.8 萬元萬元/臺,總體均價約為臺,總體均價約為 15.1 萬元萬元/臺。臺。臥式、立式車床又可以進一步分為超重型、重型、大型、中小型車床,其價格在數十萬到幾百萬不等。車床廣泛用于汽車行業的發動機、變速箱、地盤等零件的中軸、齒輪、輪轂等,工程機械的操作系統、變矩器系統、底盤系統等,電機、液壓、氣動泵、
50、閥門等為代表的通用設備里大量的閥芯、軸、端蓋等均需要用數控車床加工。隨著數控車床精度不斷提高,在航空航天、軍工領域也有特殊地位,最突出的應用是以車代磨、車銑復合等加工技術。根據浙海德曼招股書,目前,我國的車床數控化率已經達到我國的車床數控化率已經達到 70%以上,以上,與歐美日等差距不大,而根本差距體現在精度穩定性、精度保持性等方面達不到客戶要求。2)磨床:實現更高行為公差精度和表面粗糙度,平面、外圓、軋輥是最主要機型磨床:實現更高行為公差精度和表面粗糙度,平面、外圓、軋輥是最主要機型 相比車床、銑床,磨床的種類更為繁多,多達上百種磨床的種類更為繁多,多達上百種,可以分為:儀表磨床、外圓磨床、
51、內圓磨床、砂輪機、坐標磨床、導軌磨床、刀具刃磨床、平面及端面磨床、曲軸凸輪軸花鍵及軋輥磨床、工具磨床、超精機、內圓珩磨機、外圓及其他珩磨機、拋光機、砂帶拋光及磨削機床、刀具刃磨及研磨機床、可轉位刀片磨削機床、研磨機、球軸承套圈溝磨床、滾子軸承套圈滾道磨床、軸承套圈超精機、葉片磨削機床、滾子加工機床、鋼球加工機床、氣門活塞及活塞環磨削機床、汽車拖拉機修磨機床等多個類型。磨磨床的分類和應用非常廣泛,而且很多磨床都是特定行業的一些特定設備。床的分類和應用非常廣泛,而且很多磨床都是特定行業的一些特定設備。從加工精度可以看出,相比車床、銑床、刨床等加工設備,磨床更能實現較高的行為公差精度和表面粗糙度,所
52、以在很多零件的精加工工序,磨床被廣泛而普遍的使用著。外圓磨床、平面磨床是最常見磨床,軋輥磨床價值量最大。外圓磨床、平面磨床是最常見磨床,軋輥磨床價值量最大。按照中國機床工具工業協會分類標準,從銷從銷量來看,量來看,磨床中占比最高的分別為平面磨床、外圓磨床、軸承磨床、無心磨床,而從銷售金額來看,而從銷售金額來看,外圓磨床、平面磨床、軋輥磨床、無心磨床、軸承磨床占比高。而從銷售均價來看,軋輥磨床、坐標磨床、銷售均價來看,軋輥磨床、坐標磨床、導軌磨床、金屬珩磨機床價值量較高,分別在導軌磨床、金屬珩磨機床價值量較高,分別在 284、100、91、98 萬元萬元/臺。臺??傮w上看,磨床總銷量約為車床的
53、1/4,銷售金額為車床的 1/3,均價約為 23.3 萬元/臺,也要高于車床均價。從數控化率來看,數控磨床占磨床總銷量的從數控化率來看,數控磨床占磨床總銷量的 26.8%,金額占比約為,金額占比約為 58.6%,數控化率相較于車床略低。,數控化率相較于車床略低。其中,軸承磨床、導軌磨床、無心磨床、金屬珩磨機床、軋輥磨床數控化率較高,數控化率在 60%以上,平面磨床、外圓磨床數控化率分別在 20.6%、43.5%。23/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 從加工精度可以看出,相比車床、銑床、刨床等加工設備,磨床更能實現較高的行為公差精度和表面粗磨床更能實
54、現較高的行為公差精度和表面粗糙度,糙度,所以在很多零件的精加工工序,磨床被廣泛而普遍的使用著。3)齒輪加工機床:高精度、專業性強的加工機床,滾齒、齒輪加工機床:高精度、專業性強的加工機床,滾齒、插齒、磨齒機是主力機型插齒、磨齒機是主力機型 齒輪加工機床是加工各種圓柱齒輪、錐齒輪和其他帶齒零件齒部的機床。齒輪加工機床的品種規格繁多,有加工幾毫米直徑齒輪的小型機床小型機床,加工十幾米直徑齒輪的大型機床大型機床,還有用于大批量加工的高效機床,以及加工精密齒輪的高精度機床高精度機床。齒輪加工機床廣泛應用在汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械、石油、儀表、飛機和航天器等各種機械制造業中。滾齒
55、機滾齒機是齒輪加工機床中應用最廣泛的一種機床,可看作無嚙合間隙的齒輪與齒條傳動,當滾齒旋轉一周時,相當于齒條在法向移動一個刀齒,當滾刀與滾齒坯嚙合傳動,滾刀刀齒在一系列位置上的包絡線就形成了工件的漸開線齒形。插齒插齒是除滾齒以外常用的一種利用展成法的切齒工藝。插齒刀與工件相當于一對圓柱齒輪的嚙合,插齒刀往復運動是主運動,而插齒刀與工件按一定比例關系所作的圓周運動是插齒的進給運動。磨齒機,磨齒機,利用砂輪作為磨具加工刀具齒面的齒輪加工機床。主要用于消除熱處理后的變形和提高齒輪精度。特別是對于淬硬齒輪,往往是唯一的精加工方法。剃齒,剃齒,是在大批量生產中,非淬硬齒面常用的精加工方法。其工作原理是利
56、用剃齒刀與被加工齒輪作自由嚙合運動,借助于兩者之間的相對滑移,從齒面上剃下很細的切屑,以提高齒面的精度。剃齒還可形成鼓形齒,用以改善齒面接觸區位置。從銷售金額來看,滾齒機、插齒機、磨齒機、剃齒機是最主要的 4類齒輪加工機床,其中,磨齒機價格最高,均價在數百萬元,其余機型普遍在數十萬元。齒輪加工機床數控化率非常高,整體在 90%以上。24/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4)重型加工機床:戰略產業重要加工設備,單件小批量特點,對技術創新要求較高重型加工機床:戰略產業重要加工設備,單件小批量特點,對技術創新要求較高 重型金屬切削機床一般指 0-100t
57、 范圍內的機床,而大于 100t 的機床屬于超重型機床。重型數控機床主要用于大型、特大型零件加工,是為國防軍工、航空航天、船舶、能源(火電、水電、核電、風力發國防軍工、航空航天、船舶、能源(火電、水電、核電、風力發電)、交通運輸(鐵路、汽車)、冶金、工程機械等主要工業支柱產業以及國家重點工程項目服務。電)、交通運輸(鐵路、汽車)、冶金、工程機械等主要工業支柱產業以及國家重點工程項目服務。重型機床中,按金額計,龍門、臥式、立式加工中心占比分別達到龍門、臥式、立式加工中心占比分別達到 33.2%、3.5%、15.8%,共計占比,共計占比超過一半,落地式銑鏜床、龍門銑床占比約為超過一半,落地式銑鏜床
58、、龍門銑床占比約為 38.1%,占比接近,占比接近 4 成,成,其余為軋輥磨床、導軌磨床等。從均價來看,重型金屬切削機床均價普遍較高,在 300萬元左右。而在數控化方面,重型切削機床也有接近 9 成數控化率(按銷量計)。盡管我國重型機床行業在最近幾年來有了長足進步,但絕大部分中、高檔重型數控機床還是依靠進口,其中德國和意大利的產品較多,如德國瓦德里希瓦德里希 科堡、希斯(科堡、希斯(SCHIESS)等。國內廠商在新產品開發能力和制造周期、零部件制造精度和整機精度保持性、可靠性尚需很大提高,尤其是在與重型機床配套的數控系統、功能部件,如刀庫、機械手和兩坐標銑頭等部件,還需要境外廠家配套滿足。由于
59、重型機床單件小批量的市場需求特點,決定了對技術創新的要求更高。25/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5)加工中心:適合加工精度要求高、小批量、短生產周期產品加工中心:適合加工精度要求高、小批量、短生產周期產品 加工中心是指備有刀庫,具有自動換刀功能,對工件一次裝夾后進行多工序加工的數控機床。加工中心是高度機電一體化的產品,工件裝夾后,數控系統能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具,自動對刀、自動改變主軸轉速、進給量等,它可連續完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差,所以它適用于產品更換頻繁、零件形狀復
60、雜、精度要求高、生產批量不大、生產周期短的產品。加工中心常按主軸在空間所處的狀態分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心、萬能加工中心。加工中心的主軸在空間處于垂直狀態的稱為立式加工中心,立式加工中心,主軸在空間處于水平狀態的稱為臥式加工中臥式加工中心。心。其中,萬能加工中心(又稱多軸聯動型加工中心):是指通過加工主軸軸線與工作臺回轉軸線的角度可控制聯動變化,完成復雜空間曲面加工的加工中心。適用于具有復雜空間曲面的葉輪轉子、模具、刃具等工件的加工。立式、臥式加工中心是在數控銑床基礎上發展起來的,又稱為銑削加工中心。立式、臥式加工中心是在數控銑床基礎上發展起來的,又稱為銑削加工中心。而車削加
61、工中心是在車床基礎上發展起來的搞笑、高速的多功能機床。從銷量來看,立加是最常見的機型,占加工中心比重近 9 成。從銷售金額來看,立加、臥加、重型龍門分別占比 6 成、2 成、1 成,其次為少部分的大型龍門等。從均價來看,超重型龍門、重型龍門、臥加、大型龍門價格最高,均價達 500、252、173、101 萬元/臺。而同樣類型加工中心,五軸的價格約為五軸以下的 2-5 倍不等。(2)金屬成形機床:數控化率相對較低,壓力機、折彎機、矯平機是主要機型金屬成形機床:數控化率相對較低,壓力機、折彎機、矯平機是主要機型 金屬成形機床是通過對金屬施加強大作用力使其發生物理變形從而得到想要的幾何形狀。壓力成形
62、技術,利用壓力實現金屬板或金屬體成形,或進行分割剪切、折彎及其他沖壓。實現金屬板或金屬體成形,或進行分割剪切、折彎及其他沖壓。金屬成形機床又可以分為壓力機、沖壓機、剪板機、沖床、折彎機等。金屬成形機床領域金屬成形機床領域上市公司主要有亞威股份、思進智能。26/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 從數量來看,成形機床中機械式壓力機、折彎機分別占比 79%、12%,是銷量最高的兩種成形機床。從銷售金額來看,機械式壓力機、液壓式壓力機、折彎機分別占比 60%、12%、12%,是銷售金額占比最高的三種機型。從價格來看,矯平機、液壓式壓力機均價分別為 133、1
63、03 萬元/臺,是價格較高的機型,其余成形機床價格多在數十萬元,整體上,成型機床均價約為 25.1 萬元/臺,略高于車床、磨床等切削機床。從數控化水平來看,銷量上,成形機床總體數控化率在 18.5%,金額來看,數控機床占比 49.2%,接近一半,數控化水平要低于切削機床。分具體機型來看,液壓式壓力機、折彎機、矯平機、剪切機、沖床液壓式壓力機、折彎機、矯平機、剪切機、沖床數控水平均較高,均在數控水平均較高,均在 60%以上,而機械壓力機是最常見機型,但其數控化率較低。以上,而機械壓力機是最常見機型,但其數控化率較低。3、下游應用、下游應用 27/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|
64、深度深度|研究報告研究報告 電子、汽車、航空航天為機床主要下游。電子、汽車、航空航天為機床主要下游。2022 年,我國電子、汽車、航空航天、模具在工業母機下游中占比分別達 25.5%/23.2%/11.2%和 9.8%。其中,電子行業設備更新周期快,需求分散,2022 年依賴逐漸疲軟,但有望隨新一輪蘋果周期復蘇;新能源板塊的風電、光伏以及航空航天、軍工等戰略性產業發展態勢較好;醫療等平行產業處在大的產品形態和加工裝備升級周期中,模具等中間產業受下游需求帶動(如新能源車等),總體占比穩定。五軸聯動機床是我國把握航空航天核心領域自主可控、提升民用高端制造水平的關鍵環節。五軸聯動機床是我國把握航空航
65、天核心領域自主可控、提升民用高端制造水平的關鍵環節。五軸聯動機床廣泛應用于航空航天、精密設備、城市軌道交通、新能源汽車等領域。2022 年,我國五軸聯動機床前兩大下游分別為航空航天(25%)和汽車(23%)。五、經營模式五、經營模式 1、機床公司采用直銷模式為主機床公司采用直銷模式為主 28/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 根據各公司公告數據,創世紀、沈陽機床、豪邁科技、科德數控、宇環數控、浙海德曼、拓斯達、寧波創世紀、沈陽機床、豪邁科技、科德數控、宇環數控、浙海德曼、拓斯達、寧波精達、亞威股份精達、亞威股份均以直銷為主;日發精機、華辰裝備日發精機
66、、華辰裝備均百分百直銷;只有少數公司采用經銷模式,如海海天精工、紐威數控天精工、紐威數控。機床幾乎都是項目制,采用直銷模式效果更好。直銷模式以售前技術能力為支撐,通過為用戶定制全套的加工解決方案以及交鑰匙工程來促進銷售成單,可以提升客戶黏性,促進成單。直銷模式也能讓企業掌握最前沿的市場信息,真正了解用戶的需求,掌握行業發展趨勢、新方向和新工藝,反饋回研發系統,從而推動產品技術提升。2、盈利能力較高的機床企業產品多為高端機床盈利能力較高的機床企業產品多為高端機床 盈利能力較高的機床企業產品多為高端機床。盈利能力較高的機床企業產品多為高端機床。根據同花順數據,2023 年上半年,盈利能力較高的機床
67、企業分別為科德數控、宇環數控、寧波精達;這幾家公司毛利率分別為 45.44%、51.08%、44.45%,凈利率分別為 23.64%、19.28%、26.21%??频聰悼貦C床多為五軸聯動機床,下游多為航空領域;宇環數 29/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 控產品多為數控磨床和數控拋光機,多用于消費電子領域;寧波精達機床產品多為精密壓力機,多用于汽車領域,尤其是新能源汽車領域。盈利能力較高的機床企業產品單價大多較高。盈利能力較高的機床企業產品單價大多較高。根據各公司公告數據,科德數控、宇環數控、寧波精達機床均價分別為 155.93、35.17、140
68、.89 萬元/臺。機床公司經營性現金凈流量變化趨勢有機床公司經營性現金凈流量變化趨勢有所差異。所差異。機床作為制造機器的設備,訂單情況主要和下游景氣度相關,以寧波精達為例,精密壓力機系列產品包括伺服壓力機、新能源電池殼體成形專用壓力機等,主要應用于新能源汽車領域,根據中汽協數據,2021 年國內新能源汽車銷量為 352.1 萬輛,同比增長157.57%,新能源汽車加速滲透,公司經營性凈現金流呈增長趨勢。大多數機床公司應收賬款不斷增長。大多數機床公司應收賬款不斷增長。受到下游行業發展,如汽車、3c 等行業,2017-2022 年國內機床產量分別為 91.45、77.07、65.50、64.09、
69、81.17、75.63萬臺,呈現先下降后增長的態勢,國內大多數機床公司應收賬款不斷增長,增長較快的有拓斯達、科德數控、海天精工,2017-2022 年應收賬款復合增速分別為 51.18%、42.40%、24.81%。30/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 機床公司總資產周轉較快。機床公司總資產周轉較快。從各公司總資產周轉率來看,2022 年機床公司總資產周轉率主要集中在 0.3次左右,其中海天精工、豪邁科技、拓斯達超過 0.7 次,其他公司主要集中在 0.2 到 0.7 次。機床公司資本回報率較好。機床公司資本回報率較好。從各公司總資產凈利率角度來看
70、,2022 年機床公司總資產凈利率主要集中在 5%左右,其中海天精工、豪邁科技、寧波精達超過 10%,其他公司主要集中在 3%到 10%。從凈資產收益率角度來看,大部分機床公司 2022 年凈資產收益率集中在 7%到 20%之間,資本回報較好。31/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六、相關公司六、相關公司 1、科德數控科德數控 科德數控股份有限公司是大連光洋科技集團有限公司的控股子公司,是中國本土專業化高檔數控系統和關鍵功能部件的完整產業制造商;是國內制造類企業中,實現“機床和控制、反饋裝置及電機一體化”的知名供應商;憑借高度專業自主化程度,目前科
71、德已經成長為國內頗具規模的五軸裝備產銷基地。公司主營業務為五軸聯動數控機床、高檔數控系統、關鍵功能部件以及柔性自動化產線。主要產品包括系列化五軸立式(含車銑)、五軸臥式(含車銑)、五軸龍門、五軸臥式銑車復合四大通用加工中心和五軸工具磨削、五軸葉片機、高速葉尖磨削中心三大系列化專用機床以及服務于高端數控機床的高檔數控系統,伺服驅動裝置、系列化電機、系列化傳感產品、電主軸、銑頭、轉臺等關鍵功能部件。在產品布局上,既有面向軍工領域打造的高端 KD 系列,又有適用于民用領域的高性價比的德創系列。產品線覆蓋了高端數控機床領域大部分加工類型、尺寸規格的高端數控機床產品且產品的各項性能同國外先進產品基本相當
72、,因此能夠滿足于航空、航天、兵器、能源、汽車等多數高端制造行業的多類型、多尺寸規格的部件加工需求。2023 年,公司實現營業收入 4.52 億元,同比+43.37%,實現歸母凈利潤1.02 億元,同比+68.92%。2、海天精工海天精工 龍門龍頭企業,產品定位高端、性能領先。公司產品以龍門加工中心/臥式加工中心/立式加工中心為主,龍門處于龍頭地位。產品下游應用領域覆蓋汽車、航天、模具、工程機械、石油化工、船舶、冶金等,其中航空航天/汽車設備附加值高。公司研發投入領先行業,并持續推進核心部件自研,自制電主軸已投入使用。公司擁有寧波大港制造基地、寧波堰山制造基地、大連海天精工制造基地、寧波高端數控
73、機床智能化生產基地,共計 50 余萬平方米的現代化恒溫加工裝配廠房,員工近 1900 人,是國家重大技術裝備企業,國家高新技術企業,省級高新技術研發中心。品類拓展+出海打造新增長極。公司根據下游需求持續拓展品類。2022 年龍門/立加/臥加/其他占主營業務收入分別為 58%/27%/11%/4%,毛利率分別為 31%/17%/35%/24%。新能源車壓鑄工藝帶來對機 32/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 床需求變革,公司已布局相關產品,預計受益。此外,公司海外業務毛利率常年高于國內,2022 年國內/海外業務毛利率分別為 26%/36%,發力出海有
74、望同時提升營收規模和盈利水平。3、紐威數控紐威數控 紐威數控裝備(蘇州)股份有限公司座落于蘇州高新區科技城,占地面積 20萬平方米,集恒溫綜合性裝配車間、精密檢測車間、精密機加工車間、噴涂車間及物流中心于一體的高標準現代化生產車間。紐威數控裝備引進歐美龍門五面體、坐標鏜、高精度臥加、萬能磨床、導軌磨等作為工作母機,并配備三坐標、激光干涉儀、動平衡儀、主軸溫升試驗臺等檢測試驗設備。公司采用先進的 SAP 管理系統,致力于追求產品的零缺陷,為客戶提供優質的中高檔數控加工設備。公司現有大型加工中心、立式數控機床、臥式數控機床、典型行業應用機床等系列 200 多種型號產品,廣泛應用于汽車、新能源、航空
75、、工程機械、模具、閥門、自動化裝備、電子設備、通用設備等行業,產品銷往全國和美國、德國、英國、意大利、俄羅斯、巴西等 40多個國家和地區。2023 年,公司實現營業收入 23.26 億元,同比+26.05%,實現歸母凈利潤 3.20 億元,同比+21.89%。4、宇環數控宇環數控 國內稀缺高端數控磨床研發制造企業。公司主營產品五軸聯動拋光機/數控磨床技術壁壘高。下游應用覆蓋裝備制造、機械加工、軍工等多個領域,可對大型軸承、液壓閥套、液壓缸體、精密齒輪、閥門等具有高精度及表面質量要求的產品進行加工,加工精度等級達 IT3IT2 級。公司目前已切入比亞迪新能源汽車供應鏈,第三代半導體磨拋設備已有樣
76、機推出。主要客戶包括捷普、比亞迪、比亞迪電子等。產品對標海外,核心零部件自主可控。公司高精度數控復合立式磨床,對標德國優秀企業,磨床主要競爭對手包括日本日清、日本光洋。目前公司已實現電主軸自制,旗下子公司宇環精密開發的 SP50高精度電主軸性能達到國內領先水平;與華中數控成立聯合實驗室,五軸聯動機床產品批量配置華中 8 型數控系統,搭載華中數控伺服系統,采用雙通道控制方式,實現 RTCP 關鍵功能。5、華中數控華中數控 國產通用數控系統領軍者,有望在中高端數控系統領域搶占外資份額。公司由華中科技大學數控研究所成立,是國內在高端通用數控系統市場搶占海外巨頭份額的領軍廠商。公司以培養下一代用戶粘性
77、為目 33/34 2024 年年 4月月 1 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 標,從高校數控系統實訓基地切入市場,以國家重大專項為契機,持續與下游機床廠合作,廣泛服務于3C、航空航天、新能源汽車及半導體領域的優質廠商,產業生態初步具備。下游機床行業復蘇、高端升級,自主可控推動國產數控系統向中高端快速滲透。公司作為極具戰略、市場價值的通用型中高端數控系統龍頭,市占率有望提升、營運能力有望改善,同時規模效應逐步顯現有望帶來利潤率提高。最新產品 AI 賦能,彌補國內外高端數控系統代際差。公司自主研發的華中 9 型數控系統是世界首臺嵌入 AI 芯片的智能化數控系統,實現了全球數控系統市場的
78、重大突破。搭載華中 9型數控系統的華工激光三維五軸激光加工裝備成功實現國產替代,可在國際市場上和巨頭直接競爭。對標發那科,從底層技術打造生態、長期看好在高端數控系統市場份額提升。公司以數控系統技術為基,拓展伺服電機、工業機器人及智能產線。工業機器人可為數控系統提供數據反饋平臺助力升級優化、帶來新能源等領域的優質客戶資源,并提高工廠人效,以產業鏈優勢助力公司在高端數控系統市場加速突圍。6、秦川機床秦川機床 公司為老牌機床國企,精密磨床技術領先。公司前身上海機床廠齒輪磨床分廠,齒輪加工機床、精密螺紋磨床等底蘊深厚技術領先,下游新能源車、機器人等領域精密度要求高、景氣向好;車銑復合及五軸聯動機床與華
79、中數控、江豐電子等合作,進軍航空航天、半導體靶材加工領域;寶雞機床流量產品產值位居國內前列。有望受益政策提振、自主可控及一帶一路。核心零部件自主可控,量產能力強。公司零部件產品包括滾珠絲杠、精密減速器、高端復雜刀具等。產品技術壁壘高,是數控機床高端化和機器人自主可控的關鍵環節,國內量產廠商稀少,有望充分受益自主可控及國產替代趨勢。定增項目聚焦五軸機床、核心零部件量產。項目建成后,公司預計高端五軸加工中心產能將達 248 臺/年,滾珠絲杠/精密螺桿副產能 38 萬件/年,新能源車零部件產量 144 萬只/年,各類高端復雜刀具產能19.47 萬件/年。七、七、市場預測市場預測 根據前瞻產業研究院中
80、國數控機床行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告預測,我國數控機床市場規模未來將穩定較快增長,到 2024 年將達到 5728億元。34/34 2024 年年 4月月 1 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 國內多家機床公司海外營收近幾年逐年增加。國內多家機床公司海外營收近幾年逐年增加。根據同花順數據,國內多家機床公司海外營收近幾年逐年增加。其中,海天精工海外營收從 2017 年的 0.32 億增加到 2022 年的 3.37 億,CAGR 為 59.71%;紐威數控海外營收從 2017 年的 0.81 億增加到 2022 年的 3.31 億,CAGR 為 32.54%;寧波精達海外營收
81、從 2017 年的 0.80 億增加到 2022 年的 1.79 億,CAGR 為 17.40%,且海外營收占總營收比例均高于25%。未來,一帶一路沿線,特別是東南亞、俄烏等地區機電設備需求增長明顯,有望帶動出海機床廠商業績高增。未來,一帶一路沿線,特別是東南亞、俄烏等地區機電設備需求增長明顯,有望帶動出海機床廠商業績高增。八、參考研報八、參考研報 1.開源證券-機械設備行業深度報告:工業母機,高端加速突破,產業未來可期2.國聯證券-機械設備行業:看好高端機床及上游核心零部件國產替代3.光大證券-機械行業工業母機系列報告(一):工業母機,國之重器,高端裝備制造的基石4.國元證券-綠的諧波-688017-公司首次覆蓋報告:諧波減速器領軍企業,有望迎來星辰大海5.方正證券-機床工具行業深度報告:制造業復蘇+需求結構升級+自主可控,機床行業或迎新一輪上行周期6.銀河證券-機械設備行業深度報告:自主可控+周期回升+出海加速,三重邏輯打開機床行業向上空間免責聲明:以上內容僅供學習交流,不構成投資建議。