一、概述及产业链图解
数控机床是制造机器的机器，通常担负的加工工作量占机器制造工作总量的40%~60%，是现代工业发展的重要基石。按照运动控制方法，机床可分为传统机床和数控机床，传统机床主要通过人工手动控制完成切削工作，加工的精度和效率较低，而数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，较好地解决了复杂、精密、批量、多品种的零件加工问题，是一种典型的机电一体化产品，代表了现代机床控制技术的发展方向。
在产业链方面，数控机床行业上游主要分为数控技术、主要零部件、电气元件和数控系统四大部分；下游为数控机床的应用领域，包括工程机械、汽车制造、船舶制造、轨道交通、航天航空、石油化工等。
数控机床行业产业链
数据来源：观研天下整理
二、发展现状
在疫情及能源供应限制双重压力下，2020年我国数控机床行业市场规模小幅下降至2473亿元，同比下降24.4%，2021年随着疫情有效控制、机床设备更新需求、机床“自主可控”之路逐渐明晰及国产化替代空间释放，数控机床市场规模回暖至2687亿元，预计2022年有望达2957亿元。
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具体原因分析：
1、机床设备更新需求
机床是机械制造业中的耐用消费品，一般机床使用寿命约为10年，但在重型切削下长时间工作的机床寿命为7-8年，而2011年我国机床行业达到生产与销售高峰，金属切削床产量为84.2万台，假设按照10年的寿命和更新周期进行估算，2021年将是行业10年周期的拐点。同时，根据相关资料可知，现阶段我国10年以上使用年限的机床占存量机床的30%，所以行业存量设备更新需求庞大。
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2、国产化替代空间大
根据观研报告网发布的《中国数控机床行业发展深度分析与未来前景调研报告（2022-2029年）》显示，目前，全球机床行业处于完全竞争局面，德国、日本、美国等发达国家的跨国企业凭借着技术、规模、品牌影响力的优势，在市场上处于领先地位，尤其是德、日占据全球约45%市场，而我国机床行业高端市场国产化率仅为6%，主要由海外企业垄断。根据中国机床工具工业协会数据，2021年，我国机床工具行业总进口额138.4亿美元，同比增长20.4%，其中金属加工机床进口额74.6亿美元，同比增长25.4%，进口替代空间巨大。
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3、机床“自主可控”之路逐渐明晰
根据上述内容可知，高端数控系统作为机床“大脑”，被发达国家严格管控，对机床精度、动态特性等核心参数造成直接影响。而从1990年开始，我国国产企业开始尝试采用X86/ARM架构芯片，并且相继出现广州数控、华中数控、凯恩帝、维宏等生产数控系统、或自配自己的数控机床企业，其中华中数控、科德数控已大致实现高端数控系统的核心零部件配套。
我国数控系统主要上市公司
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公司 |
介绍 |
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华中数控 |
产品结构主要为以数控系统为核心的机床数控系统、工业机器人及智能产线、新能源汽车配套。华中8型高档数控系统,在功能、性能和可靠性方面达到国际先进水平，实现进口替代。 |
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科德数控 |
光洋子公司，下游集中于航空航天，在与其相关的五轴联动数控机床整机、高档数控系统及关键功能部件方面形成了一系列核心技术和核心产品 |
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维宏股份 |
主业为数控机床提供运动控制系统解决方案，下游主要用于雕刻雕铣领域和切割领域 |
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柏楚电子 |
主要销售激光切割控制系统，打破进口垄断国内激光设备客户超600家 |
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国产企业与海外先进企业高端数控系统核心器件配套对比情况
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核心零部件 |
德国西门子 |
日本发那科 |
华中数控 |
科德数控 |
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数控系统 |
有 |
有 |
有 |
有 |
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伺服驱动器 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
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传感器 |
角度测量 |
无 |
有 |
无 |
有 |
|
直线测量 |
无 |
有 |
无 |
有 |
|
|
刀具测量 |
无 |
无 |
无 |
有 |
|
|
工件测量 |
无 |
无 |
无 |
有 |
|
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电机 |
伺服电机 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
主轴电机 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
|
力矩电机 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
|
直线电机 |
有 |
有 |
有 |
有 |
|
数据来源：观研天下整理
并且在“04专项”推动下，我国部分厂商的数控系统技术实力已逐渐向海外先进企业。以科德数控为例，2013年实现生产自主数控系统五轴联动数控机床，2019年完全自主知识产权的GNC60数控系统做到了与西门840D系统对标，总体通过率95.85%。
科德数控GNC60与西门子840D基本功能相比
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类别 |
项目 |
西门子840D |
科德数控GNC60 |
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技术指标 |
通道数 |
1/2/6/10取决于不同的数控单元 |
最大8通道 |
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总控制轴数 |
2/6/31取决于不同的数控单元 |
最多支持32*8 |
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轴双驱控制 |
支持 |
支持 |
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倾斜轴控制 |
支持 |
支持 |
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主轴数 |
2/6/31取决于不同的NCU |
最多16个 |
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全闭环控制 |
支持 |
支持 |
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数控功能变换 |
圆柱面坐标系插补 |
支持 |
支持 |
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倾斜轴插补 |
支持 |
支持 |
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五轴加工包 |
支持 |
支持 |
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数控功能插补 |
通用插补器NURBS |
支持 |
支持 |
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三轴样条插补（ABC/压缩器） |
支持 |
支持 |
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5轴样条插补 |
支持（选件） |
支持 |
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多项式插补 |
支持 |
支持 |
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数控功能程序功能 |
程序段预读 |
支持 |
支持 |
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程序段预处理 |
支持 |
支持 |
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宏程序编程 |
支持 |
支持 |
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补偿功能 |
插补型双向螺距误差补偿 |
支持 |
支持 |
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垂直度误差补偿 |
支持 |
支持 |
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直线度误差补偿 |
支持 |
支持 |
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扭摆误差补偿 |
支持 |
支持 |
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双驱误差补偿 |
支持 |
支持 |
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