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多重因素利好下我国数控机床功能部件迎来发展机遇 国产高端市场待突破

一、多重因素利好,我国数控机床功能部件行业迎来发展机遇

数控机床功能部件是构成数控机床核心性能的关键模块化组件,是实现机床运动控制、精度保障、动力传递及辅助作业的基础单元,直接决定机床的加工精度、效率、可靠性及智能化水平。

数控机床作为“工业母机”,是工业现代化的基石,是国家基础制造能力的综合体现,广泛应用于汽车、航天航空、船舶、模具、发电等领域。近年来,我国数控机床行业发展势头强劲,市场规模稳步扩大。数据显示,2020-2024年,我国数控机床市场规模从3260亿元增长至4325亿元,年均复合增长率约7.32%。

数控机床作为“工业母机”,是工业现代化的基石,是国家基础制造能力的综合体现,广泛应用于汽车、航天航空、船舶、模具、发电等领域。近年来,我国数控机床行业发展势头强劲,市场规模稳步扩大。数据显示,2020-2024年,我国数控机床市场规模从3260亿元增长至4325亿元,年均复合增长率约7.32%。

数据来源:公开数据,观研天下整理

根据观研报告网发布的《中国数控机床功能部件行业现状深度研究与投资前景分析报告(2026-2033年)》显示,在此背景下,数控机床功能部件作为核心组成部分,伴随数控机床行业的快速发展,其角色已从传统的“配套件”逐步升级为“关键模块”,并已成为决定机床性能与竞争力的关键要素,更驱动着整个市场的持续扩张与升级。

根据分析,近年推动我国数控机床及其功能部件行业不断发展的因素主要有以下几点:

一是制造业的稳步发展为我国数控机床及其功能部件行业的发展奠定了坚实的基础。凭借40余年改革开放积累的完备产业体系、便利基础设施,我国制造业在规模、配套、成本及响应速度上优势显著,2024年工业增加值40.54万亿元,总体规模连续15年全球第一。当前,我国经济回升向好、长期向好的基本面持续巩固,制造业的稳健发展不仅为数控机床行业奠定了技术基础,更为功能部件产业创造了广阔的市场空间。

<strong>一是制造业</strong><strong>的稳步发展为我国数控机床及其功能部件行业的发展奠定了坚实的基础。</strong>凭借40余年改革开放积累的完备产业体系、便利基础设施,我国制造业在规模、配套、成本及响应速度上优势显著,2024年工业增加值40.54万亿元,总体规模连续15年全球第一。当前,我国经济回升向好、长期向好的基本面持续巩固,制造业的稳健发展不仅为数控机床行业奠定了技术基础,更为功能部件产业创造了广阔的市场空间。

数据来源:国家统计局,观研天下整理

二是国家产业政策支持。数控机床功能部件作为数控机床产业链的重要上游领域,关系到我国制造业的转型升级与良性发展。近年来,国家出台多项政策大力支持数控机床功能部件行业的发展。如2025年7月,国家标准委、工业和信息化部发布《工业母机高质量标准体系建设方案》,提出围绕高端复合数控机床、一体化压铸、精密锻造、复合增材制造、高端注塑成型、高档数控系统、高性能功能部件等重点方向,聚焦强链补链、产业升级等需求,加快推动一批重大科研成果转化为标准,加紧研制一批产业链急需标准,采信一批优秀团体标准,推广先进技术方案在产业应用,填补产业链上中下游关键环节标准空白。

近年国家出台多项政策大力支持数控机床功能部件行业发展

时间 相关部门 政策文件 主要内容
2023年6月 工业和信息化部等五部门 《制造业可靠性提升实施意见》 指出将实施基础产品可靠性“筑基”工程作为重点任务之一,在机械行业,将重点提升工业母机用滚珠丝杠、导轨、主轴、转台、刀库、光栅、编码器、数控系统、大功率激光器、泵阀等关键专用基础零部件的可靠性水平。
2023年12月 国家发展改革委 《产业结构调整指导目录(2024年本)》 将“数控机床”之“高端数控机床用关键部件、附件及工量具”之“高性能数控转台,大功率高速电主轴,高精度主轴单元,……,高速换刀机械手、刀库,……”列为鼓励类。
2024年3月 市场监管总局等七部门 《以标准提升牵引设备更新和消费品以旧换新行动方案》 提升设备技术标准水平。研制大规格、高精度、高复杂度数控机床标准,编制工业母机产业链高质量标准体系建设图谱。
2024年4月 工业和信息化部等七部门 《推动工业领域设备更新实施方案》 提出针对工业母机、农机、工程机械、电动自行车等生产设备整体处于中低水平的行业,加快淘汰落后低效设备、超期服役老旧设备,重点推动工业母机行业更新服役超过10年的机床;以生产作业、仓储物流、质量管控等环节改造为重点,推动数控机床与基础制造装备、增材制造装备、工业机器人、工业控制装备、智能物流装备、传感与检测装备等通用智能制造装备更新。
2025年7月 工业和信息化部等八部门 《机械工业数字化转型实施方案》 面向新能源汽车、新能源装备、航空航天等战略性新兴产业和传统产业改造提升需求,重点发展数控立式/卧式/龙门(五轴)加工中心、数控车床和车削中心、铸造装备、锻压装备、增材制造装备等。推广数控机床工业互联互通通讯协议(NC-Link),推进新一代信息技术与工业母机技术深度融合,发展智能工业母机。
2025年7月 国家标准委、工业和信息化部 《工业母机高质量标准体系建设方案》 围绕高端复合数控机床、一体化压铸、精密锻造、复合增材制造、高端注塑成型、高档数控系统、高性能功能部件等重点方向,聚焦强链补链、产业升级等需求,加快推动一批重大科研成果转化为标准,加紧研制一批产业链急需标准,采信一批优秀团体标准,推广先进技术方案在产业应用,填补产业链上中下游关键环节标准空白。

资料来源:公开资料,观研天下整理

三是产业结构转型升级。当前,我国正处于从制造业大国向制造业强国转型的关键阶段,产业结构调整与工业升级进程加速推进。作为国内产业升级的先导产业,工业母机(数控机床)产业承担着引领技术革新、推动高端制造发展的核心使命。在此背景下,新一轮产业结构调整将呈现“先进制造业替代传统制造业”的深化趋势,而数控机床功能部件市场也将迎来结构性转型机遇。随着先进制造业对零件加工精度、质量稳定性及生产效率提出更高要求,未来我国数控机床将向“高响应、高效率、高精度、高刚性”的“四高”方向演进,相关功能部件需求也将持续扩容。

二、数控机床功能部件种类丰富,刀库、主轴、转台为三大核心功能部件

数控机床功能部件种类丰富,涵盖切削系统、传动系统、控制系统等核心模块下的各类关键组件,具体包括刀库、主轴、转台、直线导轨、滚珠丝杠、刀塔、分度头、刀柄刀夹等。其中,刀库、主轴、转台作为数控机床实现高效切削、精准定位与多工序加工的核心支撑,是决定设备加工精度、运行效率与稳定性的核心功能部件,直接影响机床的核心性能与市场竞争力。

数控机床功能部件种类丰富,涵盖切削系统、传动系统、控制系统等核心模块下的各类关键组件,具体包括刀库、主轴、转台、直线导轨、滚珠丝杠、刀塔、分度头、刀柄刀夹等。其中,刀库、主轴、转台作为数控机床实现高效切削、精准定位与多工序加工的核心支撑,是决定设备加工精度、运行效率与稳定性的核心功能部件,直接影响机床的核心性能与市场竞争力。

资料来源:冈田智能(江苏)股份有限公司招股说明书

刀库是提供自动化加工过程中所需储刀及换刀需求的一种装置,借由电脑程序的控制,正确选择刀具加以定位,进行刀具交换,以完成各种不同的加工需求,如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等,通过快速换刀可以大幅缩短数控机床加工时程。刀库品质的优劣关系到数控机床的加工效率、可靠性和稳定性等。

刀库产品的主要技术评价指标如下

主要技术评价指标 对数控机床整体效能的影响
存储容量 指刀库能够容纳的刀具数量,较大的存储容量可以适应多种加工任务的需求,减少因刀具不足而导致的生产中断,提高加工效率。
抓取能力 指刀库的换刀机构能够可靠抓取和安装的刀具最大重量、长度、直径,如果刀具重量、尺寸超过刀库的抓取能力限制,在换刀过程中可能会出现刀具掉落、换刀机构损坏等安全问题,对操作人员和设备造成严重危害。
换刀时间 指从发出换刀指令到新刀具安装到位并准备好进行加工所需要的时间,换刀时间越短,机床的加工效率越高。
使用寿命 指在规定的使用条件下,刀库从开始投入使用到出现无法通过常规维护修复的故障,或其核心性能下降至无法满足数控机床加工要求时,累计的有效工作时间或累计完成的换刀次数,直接决定机床运行稳定性并影响加工效率。

资料来源:冈田智能(江苏)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

主轴是指机床上带动工件或刀具旋转,传递运动及扭矩的轴,以实现数控机床的精密加工和切削。按照传动方式,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与传动装置带动主轴旋转进行工作。电主轴是将高速电机置于主轴部件内部,通过控制系统使主轴获得所需的工作速度和扭矩,实现了主轴功能与电机功能一体化。主轴品质的优劣关系到数控机床的加工精度、加工效率和稳定性等。

主轴产品的主要技术评价指标如下

主要技术评价指标 对数控机床整体效能的影响
切削速度 指在数控机床加工过程中,刀具切削刃上某一点相对于工件的瞬时速度。切削速度的提高可以增加单位时间内去除的材料量,从而提高加工效率,特别是在大批量生产中,提高切削速度可以显著缩短加工周期,降低生产成本。
旋转精度 指主轴在旋转过程中,其实际轴线与理想轴线之间的偏差程度。主轴的旋转精度对加工精度至关重要,高精度的主轴能够保证刀具在加工过程中的位置精度和运动精度,从而提高加工零件的尺寸精度和形状精度。主轴的旋转精度还会影响加工表面的质量,如果主轴的旋转精度不高,会导致加工表面出现波纹、粗糙度增加等问题,影响零件的表面质量。
切削能力 指在额定转速、扭矩及功率输出范围内,主轴带动刀具对工件进行切削加工时,所能承受的切削负荷强度,以及稳定完成材料去除的能力,直接影响机床的加工范围、加工效率、加工质量与稳定性

资料来源:冈田智能(江苏)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

转台系回转工作台的简称,指带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床部件,作为数控机床的第四/五轴,通过工作台转动实现连续回转加工和多面、曲面加工,扩大了机床的加工范围。转台品质的优劣关系到数控机床的加工精度、加工效率、加工范围等。

转台产品的主要技术评价指标如下:

主要技术评价指标 对数控机床整体效能的影响
分割精度 指转台能够实现的最小角度分度值,即转台在进行角度旋转定位时,所能达到的最小角度变化量,决定了数控机床能够加工的零件精度和复杂程度,并影响加工效率。
定位精度 指转台在定位过程中,实际位置与指令位置之间的偏差。转台定位精度直接影响数控机床的加工精度,高精度的转台还可以减少加工过程中的调整时间和废品率,从而提高加工效率。此外,高精度的转台可以实现复杂零件的加工,扩大数控机床的加工范围。
重复精度 指转台在多次重复定位同一位置时,实际位置的一致程度。转台的重复精度直接影响数控机床的加工精度,高精度的转台可以保证工件在不同加工位置的一致性,从而提高加工精度。高精度的转台还可以减少加工过程中的调整时间和废品率,从而提高加工效率。此外,转台的重复精度高可以减少机床的故障发生率,提高机床的可靠性。
转台速度 指转台在单位时间内旋转的角度或圈数。转台速度越快,数控机床在单位时间内能够完成的加工工序就越多,从而提高加工效率,合适的转台速度可以保证刀具在加工过程中的切削力和切削热均匀分布,减少加工变形和振动,从而提高加工精度。此外,不同的加工工艺和材料需要不同的转台速度,高速度的转台可以适应更多的加工需求,扩大数控机床的加工范围。
承载能力 指转台能够承受的最大重量或负载。转台的承载能力决定了可以在其上加工工件的最大尺寸和重量,如果工件超过转台的承载能力,可能会导致转台损坏、加工精度下降,转台承载能力不足可能会导致转台在加工过程中发生变形或振动,从而影响加工精度和表面质量。此外,转台的承载能力与机床的加工能力密切相关,较大的承载能力可以允许使用更大的刀具和更高的切削参数,从而提高加工效率。

资料来源:冈田智能(江苏)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

三、国产崛起提速,但高端数控机床功能部件市场仍存突围空间

当前,我国数控机床行业呈现“大而不强”的发展态势。随着制造业转型升级的深入推进,下游领域对加工精细度、效率的要求持续提升,直接驱动数控机床渗透率逐年攀升——2023年我国金属切削机床数控化率已达到45.50%。但横向对比来看,这一数据与发达国家80%左右的数控化率水平仍存在显著差距,行业向高端化、精密化升级的需求极为迫切。

作为机床实现数控化加工的“心脏”与“关节”,刀库、主轴、转台等功能部件的性能与质量,直接决定了数控机床的加工精度、运行效率及长期可靠性。尤为关键的是,高品质功能部件是下游机床厂商突破高端数控机床技术瓶颈的核心环节。因此,其国产化进程的快慢,不仅关乎高端数控机床能否实现“自主可控”,更对提升我国装备制造业整体竞争力、打破国际技术垄断、推动从“制造大国”向“制造强国”跨越具有战略意义。

长期以来,行业技术壁垒高企叠加机床产业“重主机、轻配套”的发展模式,导致刀库、主轴、转台等核心功能部件的技术水平与产业化程度整体滞后,专业化分工体系尚未完善,进而造成国产化率偏低,尤其是高端市场长期被国际品牌占据。

数控机床功能部件行业壁垒

行业壁垒 相关情况
技术和人才壁垒 数控机床功能部件的研发和生产存在较高的技术壁垒,主要包括设计能力、设计的实现、软件应用能力、大量数据的积累等,涉及机械制造、电气电子、材料力学、软件仿真等多个学科。此外,由于不同应用领域、不同客户对产品的性能要求差异较大,对非标化、差异化的设计开发能力要求越来越高。企业需要建立强大的技术研发团队和持续技术开发的创新机制,不断加强技术研发投入,拥有并持续保持较高的技术实力,以推动生产工艺流程的改善和产品的持续升级。目前行业内具备较高研发、设计、制造能力的高素质人才较为稀缺,人才的引进较为困难,而相关技术和经验的积累也需要较长的周期。
生产制造壁垒 数控机床功能部件的市场订单往往具有小批量、多品种、多批次的特点,因而生产企业需要根据不同订单的产品类型及交付时间制定最优的采购计划、生产计划和物流计划,这就对企业的精益管理能力和柔性生产能力提出了较高的要求。公司经过多年的生产实践,积累了丰富的生产经验,形成了规模化生产优势,从而能及时满足客户多样化的产品采购需求。因此,保证生产效率从而提高供货能力、供货速度是行业新进入者所面临的主要门槛之一。
客户壁垒 数控机床功能部件产品品质的优劣直接关系到数控机床的整体效能表现,如精度、效率、稳定性和可靠性等。因此,下游客户在选择供应商时更倾向于选择在行业内积累了良好口碑、树立了优质品牌的供应商,并会对供应商的研发体系、生产能力、质量管理体系、售前售后服务能力进行严格的筛选,对产品进行严格的测试和试用,以验证其性能、稳定性和可靠性,而一旦通过测试并开始大批量采购,通常双方会建立起互相依赖的长期合作关系,新进入者短期内很难获得下游客户的认可。
资金壁垒 数控机床功能部件行业属于资金密集型行业,资金需求量较高。一方面,生产企业前期需要投入大量资金用于购置各种生产设备、检测设备;另一方面,由于产品型号及原材料种类众多,且下游客户普遍存在一定期限的信用期,在生产经营过程中需要垫付较多的营运资金;此外,技术的不断进步和日趋激烈的市场竞争要求企业不断投入人力、物力进行新技术、新产品的研发和创新。

资料来源:冈田智能(江苏)股份有限公司招股说明书,观研天下整理

近年来,得益于我国经济快速发展及机床工业庞大的生产消费规模,国内数控机床功能部件企业飞速发展,逐步掌握关键生产技术与加工装配工艺,并通过持续技术创新和生产工艺积累,企业技术水平与市场占有率获得长足提升。

如冈田智能通过多年的技术经验沉淀,公司积累了基于物联网的智能化刀库、链式刀库换刀机械手夹刀爪圆心加速度测试方法、链式刀库运动精度测量方法、自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置和方法等技术储备,并突破了具有高精度、高速度、高可靠、智能化等特征的核心技术。

根据同行业主要企业公开数据,冈田智能在我国大陆地区数控机床核心功能部件企业中,营收规模仅次于昊志机电,为行业领先企业。公司主要客户覆盖纽威数控(688697.SH)、海天精工(601882.SH)、乔锋智能(301603.SZ)、国盛智科(688558.SH)、德扬智能装备(苏州)股份有限公司、韩国现代威亚株式会社等境内外知名数控机床厂商。

然而,与国际先进水平相比,国内功能部件产业仍存在阶段性差距,尤其在高端产品领域,产品的稳定性、加工精度、长期可靠性及使用寿命等核心性能指标,与国际头部品牌仍有较大提升空间,高端市场话语权尚未完全建立。具体来看三大核心细分领域:

如在刀库领域,虽然近年以冈田智能为代表的部分大陆企业逐步发展壮大,在销售规模以及产品性能上实现了超越,并逐渐在高端市场获得一定份额,与国际品牌展开竞争。但从市场格局来看,德国KtcHandhabungstechnikGmbH等国际知名品牌,依托长期技术沉淀、高品质产品输出及深厚的品牌口碑,在我国刀库高端市场仍占据主导地位,本土企业的高端替代仍需持续突破。

在主轴领域,虽然昊志机电、洛阳轴承研究所等国产企业已在中低端市场建立稳固的规模优势,产品性价比突出,满足了国内中低档数控机床的配套需求。但高端市场仍由瑞士FISCHER、德国Kessler等欧日系企业主导,核心技术与性能指标领先优势明显。

在转台领域,中低档市场由台湾地区厂商主导,大陆本土企业如烟台环球、德速智能等虽已实现批量供货,但产品附加值较低;中高档市场则被日本厂商以高性价比策略占据主导;高端市场则完全由德国Peiseler、瑞士LEHMANN等欧系品牌把控,其在精密传动、高精度定位等核心技术上的领先地位,短期内难以被撼动。(WW)

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