我国机床工业从1949年发展至今已有七十多年的历史,在产品种类、技术水平和质量上取得了长足的进步,为“中国制造”品质的保障奠定了坚实的基础。其中,数控机床作为一种高端机床产品,具有高效率、高精密、自动化与智能等优点,其发展水平已经成为衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。随着《中国制造2025》将数控机床列为“加快突破的战略必争领域”、十四五规划纲要提出要“深入实施智能制造和绿色制造工厂”,数控机床行业未来战略地位和发展目标进一步明确,有着广阔的发展前景。

一、数控机床的定义

数控机床是先进制造技术的核心设备,俗称“工业母机”,广泛应用于汽车、航空航天、工程机械及电子信息技术等领域。它基于传统机床,通过集成数字控制系统,实现高精度、高效率的金属毛坯等原材料加工,将原材料制成具有特定形状、尺寸和表面粗糙度的机器零件,能够有效优化作业流程降低生产成本。

二、数控机床的构成

  1. 机床主体

机床主体是机床的主要组成和重要机械附件部分,是最容易通过肉眼直观看到的部分,作为机床的硬件,它还包括床身及底座铸件、主轴及变速箱、导轨及滑台、润滑、排屑及冷却等部分。

2.传动系统
传动系统是数控机床的脉络,负责传递动力和精确控制机床的运动。传动系统的核心部件包括刀具、传动机械和辅助动力系统。刀具部分涵盖了保护装置、刀库和换刀装置,而传动机械则由滚珠丝杆、直线导轨和蜗杆副等组成,辅助动力系统则包括液压系统和启动系统,为机床提供必要的动力来源。

3.数控系统
数控系统是数控机床的大脑,它决定了机床的智能化水平和加工能力。数控系统通常包括驱动装置和控制及检测装置。驱动装置负责提供动力,包括高速主轴、力矩电机、直线电机等,而控制及检测装置则包括CNC系统、可编程序控制器、进给伺服控制模块等,它们共同确保了机床的精确运作和复杂任务的完成。

三、数控机床的分类

数控机床主要分为金属成形机床和金属切削机床。金属成形机床,亦称锻压机床,通过锻造、冲压、弯曲、拉伸等方式加工金属,将金属原材料加工成所需的形状。金属切削机床利用切割、磨削或其他特殊处理方式加工金属,包括车床、加工中心(铣床)、磨床、钻床、镗床、刨床、冲床等。近年来,由于复杂产品(如飞机、汽车、航空发动机等)中新型材料应用日益增加,数控机床被加工零件的材料不再限于金属材料,已扩展到复合材料、陶瓷材料等非金属材料,而且加工工艺也包括了特种加工方法。

根据精密程度:数控机床主要分为高中低三档。高档指的是4轴以上的加工中心、带动力刀架的数控车床及精密级其他机床;中档指的是3轴加工中心等,精度未达精密级;低端指的是依赖人工操作、采用低精度、低可靠性数控系统,仅适用于简单加工的机床。

四、数控机床产业链

产业链结构:数控机床的上游主要是基础材料、零部件及数控系统;中游为本体制造,包括数控金属切削机床、数控金属成形机床、数控特种加工机床、加工中心等;下游机床应用领域涵盖汽车工业、国防竣工、工程机械、石油化工、矿山冶炼、电子信息技术工业以及其他加工工业。

1.上游核心零部件作为数控机床的基本组成部分,其品质是数控机床等智能制造装备产品性能和质量的重要保障。其中,精密件、功能部件和数控系统市场结构稳定,价格波动不大。

我国功能部件行业的发展相对缓慢,电主轴、滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、伺服系统等虽已形成一定的生产规模,但大多满足中低档数控机床的配套需要,国产中高档数控机床采用的功能部件依赖进口较为严重。光机、钣金等机床部件国产已经较为成熟。

(1)数控系统
数控系统数控系统即CNC系统,通过编程实现金属切削的命令产生和传达。计算机技术演化下,全球数控系统经历了数控(NC)和计算机数控(CNC)时代。目前行业所指的“数控”均为计算机数控。高档数控系统算法复杂空间建模know-how、优化补偿技术、可靠性、应用延展能力等构成数控系统重要门槛。除此之外,芯片、光纤通讯对系统性能提升也起到关键作用。

国内厂商科德数控、北京精雕自产五轴联动数控系统配套使用,走在国产前列。华中数控、广州数控等专业生产数控系统,用于机床、机器人等领域。

(2)传动系统
传动系统是机床部件运动的载体,直接影响加工精度,我国机床企业主轴、丝杠等依赖外采。机床主轴是数控机床最重要的核心零部件之一,集高转速、高精度、高效率、高可靠性于一体,其技术水平的高低和质量的优劣直接决定和影响着机床的品质。国内电主轴以洛阳轴承研究所最具代表性,民营如昊志机电在3C数控雕铣电主轴取代进口份额。

2.中游,作为典型的机电一体化产品,数控机床是机械技术与数控智能化的结合,可分为金属切削(车削、铣削、镗、钻、磨等)、成形机床(压力机、剪板机、折弯机等)、特种加工(电火花线切割机床、电火花成型机床等)、加工中心(多轴联动、柔性加工单元)以及其他产品。市场格局方面来看,第一梯队为跨国公司及外资企业,由于品牌、技术等优势,在高端市场占据主导地位。第二梯队包括具备自主研发能力,掌握核心技术的国有企业或民营企业。第三梯队是主攻低端产品市场的企业。近年来,国内民营企业逐渐成长为主力军,各家机床厂产品各有侧重,形成高度分散的竞争格局。从国内市场看,部分制造商已经形成一定规模,并且在特定机床产品中形成了自身优势。目前中国已出现包括海天精工、创世纪、国盛智科、科德数控、浙海德曼在内的十余家主机厂上市公司。其中创世纪以钻攻中心和立式加工为优势产品,秦川机床在车床市场具备优势,海天精工则立足于生产各类加工中心,亚威股份在成形机床市场中占据较强的优势。

3.下游应用分布来看,汽车是主要的下游需求领域,应用占比约为 40%;其次是航空航天应用 比重约为17%,汽车和航空航天应用比重超过下游总行业的50%;模具和工程机械分别为机床产品第三、第四应用领域,占比分别为 13%、10%左右。

(1)汽车工业
数控机床对汽车工业的影响主要体现在占整车全部装备价值 70%左右的汽车零部件加工领域,汽车领域对机床的需求已经超越了整车制造商对机床的需求。2018-2021 年我国新能源汽车销量从126万辆提高至352万辆,复合增速达 41.0%。目前新能源汽车制造向轻量化、一体化转型,一体化成形的异型结构件有望持续为高端数控机床中的五轴机床应用提供机遇。

(2)工程机械
工程机械行业同样为数控机床重要的下游行业。2016-2022 年我国主要工程机械销量从 12.0 万台增长至39.4万台,复合增长率达21.91%;市场销售额从101亿美元增长至342亿美元,复合增长率达35.7%。

(3)航空领域
高端数控机床主要市场为军用飞机及民用飞机市场。飞机整机制造具备产业链带动效应,是国内制造业转型升级的重要契机。航空航天作为高端制造领域,以叶轮叶盘为代表的的典型复杂曲面零件必须由高端五轴联动机床加工完成,因此飞机产业的快速发展对高端装备国产化替代进口提出了强烈的需求并创造了更大的市场空间,将成为国内机床企业的重要市场增长点。

五、市场分析

1.盈利能力
高端机床企业盈利能力较强。2023年上半年,科德数控、宇环数控、宁波精达表现突出,毛利率分别为45.44%、51.08%、44.45%,净利率分别为23.64%、19.28%、26.21%。科德数控主打五轴联动机床,服务航空领域。宇环数控专注于数控磨床和抛光机,主要应用于消费电子。宁波精达则擅长精密压力机,广泛应用于汽车,特别是新能源汽车领域。

2.销售模式
机床公司多采用直销模式。根据各公司公告数据,创世纪、沈阳机床、豪迈科技、科德数控、宇环数控、浙海德曼、拓斯达、宁波精达、亚威股份均以直销为主。日发精机、华辰装备更是完全依赖直销。相比之下,采用经销模式的公司较少,如海天精工、纽威数控。

机床销售多为项目制,直销模式在此类销售中更具优势。直销凭借强大的售前技术能力,通过提供定制化的加工解决方案及交钥匙工程,增强客户黏性,提高成交率。同时,直销让企业能直接获取市场前沿信息,精准把握用户需求及行业趋势,进而推动产品技术迭代升级。

随着全球制造业的持续发展和升级,中国的数控机床产业正面临着前所未有的发展机遇。在国产化替代的趋势下,中国制造业正不断突破技术难关,提高产品的质量,逐步减少对进口设备的依赖,走向独立自主研发的道路。在加快国际化步伐的过程中,中国的数控机床企业展现出更加开放的姿态,积极融入国际市场,彰显中国制造的力量。我们有充分的理由相信,国产数控机床将在世界舞台上发挥更加关键的作用,它不仅将为我国制造业的转型升级提供坚强保障,同时也将为全球制造业的进步贡献中国的智慧和解决方案。



  END




天奥咨询集团是一家综合性的企业管理咨询机构,成立于2015年4月,位于辽宁省大连市西岗区合谊街5号良玖国际702室。公司致力于企业构建管理咨询、投资、IPO服务、业务外包为一体的生态系统,并提供个性化的咨询方案。在智能制造、生物医药、科技创新、金融等行业领域拥有丰富的经验和案例打造技术、管理、资本三位一体赋能模式,为企业创造更大价值,长期陪伴企业成长,实现共盈共生的美好未来。


主营业务:集团管控 战略咨询 股权设计 行业研究 尽职调查 组织流程 薪酬体系 合规风控 人力资源 财务管理


联系方式:13889627634   13840935087

公司邮箱:tianaozixun@126.com