五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床行業(yè)專題分析高端制造之基-自主崛起東風(fēng)已至

五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床行業(yè)專題分析高端制造之基_自主崛起東風(fēng)已至（報(bào)告出品方/作者：國(guó)金證券，滿在朋、李嘉倫）1.五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床：高端制造之基，國(guó)內(nèi)企業(yè)成長(zhǎng)空間巨大五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床作為高端制造業(yè)之基，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、軍工等領(lǐng)域。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，21年全球五軸機(jī)床市場(chǎng)空間74.8億美元，預(yù)計(jì)以約10%CAGR增速在27年達(dá)到138億美元。目前市場(chǎng)份額主要被國(guó)際龍頭企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)收入規(guī)模、銷量等均與國(guó)際龍頭企業(yè)差距較大，未來空間巨大。目前國(guó)內(nèi)航空航天、新能源汽車產(chǎn)業(yè)需求旺盛，有望為國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)國(guó)內(nèi)企業(yè)入局有望加速降本，提升五軸機(jī)床滲透率。1.1五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床廣泛應(yīng)用于高端制造業(yè)機(jī)床主要由基礎(chǔ)部件、主軸部件、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、輔助裝置等構(gòu)成。加工中心指帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，可使工件在一次裝夾后，自動(dòng)連續(xù)完成銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻螺紋、切槽等多工序的加工，如果加工中心帶有自動(dòng)分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或者主軸箱能自動(dòng)改變角度，還可使工件在一次裝夾后自動(dòng)完成多個(gè)面和多工序的加工。因此，加工中心除了可加工各種復(fù)雜曲面外，非常適用于各種箱體類和板類等復(fù)雜零件的加工。加工中心按照布局方式分類，主要包括立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心、復(fù)合加工中心等。按照數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分類，數(shù)控系統(tǒng)控制幾個(gè)坐標(biāo)按照需要的函數(shù)關(guān)系同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)稱為坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，按照聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分為二軸聯(lián)動(dòng)、二軸半聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)、四軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng)等。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工主要指在一臺(tái)機(jī)床上至少有5個(gè)坐標(biāo)軸（三個(gè)直線坐標(biāo)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)），并且5個(gè)軸可以同時(shí)插補(bǔ)進(jìn)行零件加工。五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)包括工作臺(tái)傾斜型、主軸傾斜型和工作臺(tái)/主軸傾斜型五軸加工機(jī)床。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家復(fù)雜精密零件制造能力技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，從“巴統(tǒng)清單”到“瓦森納協(xié)定”，西方發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)中國(guó)進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用較廣泛的航空航天、兵器、船舶、等高端行業(yè)近年面臨的封鎖進(jìn)一步加劇。1.221年全球市場(chǎng)規(guī)模超70億美元，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空間約百億元人民幣根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，21年全球五軸數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)規(guī)模達(dá)74.8億美元，預(yù)計(jì)27年行業(yè)規(guī)模有望達(dá)138億美元，期間年復(fù)合增速達(dá)10.05%。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，全球五軸數(shù)控機(jī)床的多數(shù)份額被德瑪吉森精機(jī)、山崎馬扎克、哈默、格勞博和斗山等多個(gè)頭部海外公司壟斷。2020年前五大廠商市場(chǎng)份額達(dá)到62%，前十大廠商占據(jù)行業(yè)超過80%的市場(chǎng)份額；科德數(shù)控為國(guó)內(nèi)五軸機(jī)床龍頭企業(yè)，20年五軸數(shù)控機(jī)床收入僅為1.72億元，市場(chǎng)份額0.39%。國(guó)內(nèi)21年五軸市場(chǎng)空間約百億元人民幣，25年有望達(dá)到186.83億元人民幣。根據(jù)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)金屬加工機(jī)床進(jìn)口額74.6億美元，其中加工中心進(jìn)口額26.36億美元，占比35.7%，假設(shè)60%加工中心進(jìn)口金額為五軸機(jī)床（考慮五軸單價(jià)高于普通加工中心），對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間15.95億美元，折合人民幣103.09億元，全球占比21.38%?；赒YResearch預(yù)測(cè)全球市場(chǎng)數(shù)據(jù)，考慮國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一方面受高端制造業(yè)占比提升驅(qū)動(dòng)五軸機(jī)床需求將不斷提升，一方面國(guó)內(nèi)企業(yè)入局加速降本推動(dòng)五軸機(jī)床替代三軸機(jī)床提升滲透率，假設(shè)25年中國(guó)市場(chǎng)占全球比重達(dá)到25.38%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空間將在25年達(dá)到186.83億元人民幣。中國(guó)五軸機(jī)床國(guó)產(chǎn)化率低于10%，空間巨大。國(guó)內(nèi)機(jī)床高端市場(chǎng)主要由海外企業(yè)壟斷，截至2018年中國(guó)高端機(jī)床國(guó)產(chǎn)化率僅為6%，我們預(yù)計(jì)目前五軸機(jī)床國(guó)產(chǎn)化率仍低于10%。目前國(guó)內(nèi)五軸機(jī)床企業(yè)收入體量、產(chǎn)銷量與海外龍頭差距較大，國(guó)內(nèi)企業(yè)成長(zhǎng)空間巨大。以德馬吉森精機(jī)和科德數(shù)控為例，2021年德馬吉森精機(jī)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收219.45億元人民幣，同比增長(zhǎng)20.63%，科德數(shù)控2021年?duì)I收2.54億元人民幣。2021年德馬吉森精機(jī)全球銷量11574臺(tái)，科德數(shù)控2021年銷量126臺(tái)，成長(zhǎng)空間巨大。1.3新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域需求旺盛，有望為國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來成長(zhǎng)機(jī)遇五軸數(shù)控機(jī)床下游主要應(yīng)用在航空航天、汽車、軍工等領(lǐng)域。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，五軸機(jī)床在航空航天、汽車、軍工三個(gè)行業(yè)的銷量占比分別為39.9%/24.3%/13.3%。其中汽車領(lǐng)域主要用于生產(chǎn)氣缸缸體以及汽車零部件；航空航天領(lǐng)域主要生產(chǎn)飛機(jī)葉盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等精密零部件。從日本出口中國(guó)機(jī)床訂單數(shù)據(jù)來看，今年在通用機(jī)械下行周期中高端機(jī)床仍保持了較強(qiáng)需求韌性。2022年1-8月中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)重點(diǎn)聯(lián)系企業(yè)新簽訂單同比下降6.2%，但日本出口中國(guó)機(jī)床訂單在去年高基數(shù)下基本同比持平。2021年日本出口中國(guó)機(jī)床訂單大幅增長(zhǎng)77%至3580.4億日元（按照2021年平均匯率計(jì)算為210.3億元人民幣）。2022年1-8月日本出口中國(guó)機(jī)床訂單同比增長(zhǎng)0.72%，在去年高基數(shù)下重回正增長(zhǎng)。月度數(shù)據(jù)來看，訂單從今年1月份開始走弱，從6月份開始出現(xiàn)趨勢(shì)性反彈。新能源汽車與航空航天領(lǐng)域有望推動(dòng)五軸機(jī)床需求持續(xù)增長(zhǎng)，為國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來成長(zhǎng)機(jī)遇：1）航空航天領(lǐng)域：五軸機(jī)床需求旺盛，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)釋放增量市場(chǎng)需求。五軸機(jī)床在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景較多，覆蓋飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、起落架、葉片、機(jī)匣、壓氣機(jī)葉輪等部件加工。伴隨國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)逐步進(jìn)入批量制造，五軸機(jī)床需求有望持續(xù)提升。同時(shí)在貿(mào)易摩擦影響下，航空航天領(lǐng)域急需可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代的高端機(jī)床，增量市場(chǎng)空間有望向國(guó)內(nèi)企業(yè)傾斜。2）新能源汽車：一體化壓鑄等新工藝推進(jìn)有望持續(xù)帶來五軸機(jī)床需求增長(zhǎng)。新能源汽車制造向輕量化、一體化轉(zhuǎn)型，一體化成形的異型結(jié)構(gòu)件有望為五軸機(jī)床應(yīng)用提供機(jī)遇。1.4國(guó)內(nèi)企業(yè)入局加速降本，有望推動(dòng)五軸機(jī)床滲透率提升替代三軸五軸機(jī)床通過更高加工效率、更小占地面積與能耗帶來經(jīng)濟(jì)性，對(duì)三軸機(jī)床具有一定替代性。根據(jù)全球五軸機(jī)床龍頭德馬吉森精機(jī)披露數(shù)據(jù)，其使用10臺(tái)五軸機(jī)床替換50臺(tái)立式五面加工機(jī)床，帶來了更高加工量、更小占地面積，并且節(jié)約能耗42%。我們認(rèn)為五軸機(jī)床滲透率有望持續(xù)提升：1）供給側(cè)：國(guó)內(nèi)企業(yè)入局加速降本，將帶動(dòng)五軸機(jī)床經(jīng)濟(jì)性不斷提升。五軸機(jī)床高價(jià)格、高成本基于其采用的數(shù)控系統(tǒng)、擺頭等核心部件成本較高，目前我們看到國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)、功能部件技術(shù)成熟度不斷提升，有望帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床成本不斷降低。以科德數(shù)控為例，其自研數(shù)控系統(tǒng)對(duì)外售價(jià)低于西門子840D平均價(jià)格的50%，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品毛利率在50%以上。2）需求側(cè)：五軸機(jī)床將成為民營(yíng)企業(yè)提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力核心。為提高加工效率、節(jié)約場(chǎng)地和人工成本，滿足產(chǎn)品加工多樣化，符合市場(chǎng)化趨勢(shì)，將有越來越多企業(yè)通過選擇五軸機(jī)床來提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。2.資金、政策扶持下，五軸機(jī)床“自主可控”加速?gòu)母叨藬?shù)控系統(tǒng)到高端機(jī)床均為制高端制造產(chǎn)業(yè)鏈核心，為國(guó)家戰(zhàn)略性物資，西方國(guó)家與日本均對(duì)中國(guó)實(shí)行出口限制和監(jiān)督使用政策，在目前國(guó)際局勢(shì)緊張背景下有更加嚴(yán)格的趨勢(shì)，以限制中國(guó)國(guó)防技術(shù)發(fā)展。目前我們看到國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床均實(shí)現(xiàn)了從0到1突破，高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈“自主可控”迫在眉睫，在政策支持、資金扶持影響下，有望加速。2.1技術(shù)：從功能部件到主機(jī)制造，國(guó)內(nèi)五軸機(jī)床技術(shù)逐漸成熟，具備國(guó)產(chǎn)替代基礎(chǔ)從五軸機(jī)床構(gòu)成來看，五軸機(jī)床相比三軸機(jī)床主要是增加/升級(jí)了五軸數(shù)控系統(tǒng)、擺頭、轉(zhuǎn)臺(tái)等部件。五軸機(jī)床制造難度主要體現(xiàn)在對(duì)于高端數(shù)控系統(tǒng)、功能部件要求較高，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成熟度較低，核心部件依賴進(jìn)口一方面導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床價(jià)格居高不下，后續(xù)維保成本較高，普及速度受限；一方面壓制了國(guó)內(nèi)企業(yè)利潤(rùn)：1）數(shù)控系統(tǒng)目前主要進(jìn)口自西門子、海德漢、發(fā)那科、三菱等廠商，進(jìn)口成本較高的同時(shí)還受到封鎖限制，部分高端模塊不對(duì)中國(guó)開放進(jìn)口。2）功能部件依賴進(jìn)口，擺頭、轉(zhuǎn)臺(tái)、測(cè)量反饋元件等目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化程度與西方差距大，品種少且質(zhì)量不穩(wěn)定，高端功能部件依賴進(jìn)口影響機(jī)床廠利潤(rùn)。在“04專項(xiàng)”、機(jī)床工具行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要等政策推動(dòng)下，我們認(rèn)為五軸機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈正逐步走向成熟，具備推進(jìn)基礎(chǔ)。2.1.1數(shù)控系統(tǒng)：科德數(shù)控、華中數(shù)控已實(shí)現(xiàn)五軸數(shù)控系統(tǒng)從0到1突破科德數(shù)控、華中數(shù)控作為國(guó)內(nèi)首批研發(fā)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)，目前高端數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與發(fā)那科、西門子等國(guó)際龍頭產(chǎn)品對(duì)標(biāo)，科德數(shù)控搭載自研數(shù)控系統(tǒng)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床打入了航空航天等高端制造業(yè)領(lǐng)域，華中數(shù)控與豪邁數(shù)控、紐威數(shù)控、寧波海天、常州瑞其盛、東莞埃弗米等機(jī)床企業(yè)合作，在高端數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域滲透率持續(xù)提升?？频聰?shù)控、華中數(shù)控目前已基本實(shí)現(xiàn)了高端數(shù)控系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)配套。以華中數(shù)控系統(tǒng)為例，目前覆蓋了RTCP功能、直角頭雙向刀長(zhǎng)補(bǔ)、擺頭分度、動(dòng)態(tài)精度測(cè)定、數(shù)顯手搖、斜面對(duì)刀、全閉環(huán)模式下零位保護(hù)功能、刀軸方向長(zhǎng)度補(bǔ)償、五軸傾斜面加工、法向進(jìn)退刀、線性插補(bǔ)、大圓插補(bǔ)等典型五軸功能，滿足五軸加工需求?？频聰?shù)控、華中數(shù)控系統(tǒng)均向智能化、自動(dòng)化延伸，配套打造自動(dòng)化生產(chǎn)線。根據(jù)科德數(shù)控披露數(shù)據(jù)，其自研數(shù)控系統(tǒng)對(duì)外售價(jià)低于西門子840D平均價(jià)格的50%，有望加速國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床降本，帶動(dòng)滲透率提升。2.1.2功能部件：供應(yīng)鏈成熟、企業(yè)自制能力提升，從依賴進(jìn)口走向百花齊放從供應(yīng)鏈看，目前部分制造業(yè)龍頭企業(yè)向機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈延伸，加速功能部件供應(yīng)鏈成熟：1）恒立液壓切入絲杠制造，有望實(shí)現(xiàn)機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈配套。2021年9月恒立液壓發(fā)布非公開發(fā)行預(yù)案，擬投資15.27億元建設(shè)線性驅(qū)動(dòng)器項(xiàng)目，其中包含年產(chǎn)10萬(wàn)米標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲杠和10萬(wàn)米重載滾珠絲杠產(chǎn)能。恒立液壓利用其全球領(lǐng)先精密加工制造能力，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)日本NSK、德國(guó)舍弗勒等品牌的國(guó)產(chǎn)替代，在機(jī)床產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)配套。2）綠的諧波、昊志機(jī)電推出諧波數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，基于高精度諧波減速器，轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)精度、傳遞扭矩、精度保持性、壽命等方面性能優(yōu)異。從機(jī)床廠看，目前科德數(shù)控、埃弗米（拓斯達(dá)子公司）等已實(shí)現(xiàn)了五軸機(jī)床核心自研功能部件配套，后續(xù)機(jī)床廠自制率有望持續(xù)提升：1）科德數(shù)控除數(shù)控系統(tǒng)通過自研自制配套外，擺頭、轉(zhuǎn)臺(tái)等功能部件也實(shí)現(xiàn)自制，直驅(qū)/雙直驅(qū)技術(shù)加持，功能、控制精度和加工效率等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2）埃弗米實(shí)現(xiàn)主軸、擺頭、搖籃轉(zhuǎn)臺(tái)自制，基于歐洲GTRT高端機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)與自研齒輪消隙專利技術(shù)等核心技術(shù)，剛性、穩(wěn)定性、精度表現(xiàn)優(yōu)異。3）濟(jì)南二機(jī)床雙擺角銑頭項(xiàng)目通過國(guó)家驗(yàn)收。2021年由濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司牽頭承擔(dān)的國(guó)家重大專項(xiàng)項(xiàng)目“數(shù)控機(jī)床雙擺角銑頭關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”，在陜西漢中順利通過綜合績(jī)效評(píng)價(jià)和檔案終驗(yàn)收。攻克了雙擺角銑頭系列化、關(guān)鍵零件制造、靜/動(dòng)態(tài)精度調(diào)整、補(bǔ)償及性能優(yōu)化、與國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)匹配以及可靠性驗(yàn)證等一系列關(guān)鍵技術(shù)，完成了重點(diǎn)領(lǐng)域用戶40臺(tái)套產(chǎn)品的示范應(yīng)用。2.2“自主可控”相關(guān)政策、資金扶持，五軸機(jī)床有望加速政策幫扶：針對(duì)中國(guó)高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策頻出，近年來，工信部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)資委等多個(gè)部門發(fā)布相關(guān)政策支持中國(guó)高端數(shù)控機(jī)床發(fā)展；此外，財(cái)政部、稅務(wù)總局在2022年9月發(fā)布政策減免高新技術(shù)企業(yè)購(gòu)置新設(shè)備時(shí)產(chǎn)生的稅費(fèi)。投資幫扶：通用技術(shù)集團(tuán)、國(guó)家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)基金針對(duì)機(jī)床板塊投資力度加大。1）中國(guó)通用技術(shù)集團(tuán)原本就擁有機(jī)床研究院、齊二機(jī)床、哈量等公司，在2019年4月和12月分別對(duì)大連機(jī)床集團(tuán)、沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)實(shí)施重組，2021年5月還與天津市國(guó)資委簽署深化戰(zhàn)略合作備忘錄，雙方共同出資100億元，深耕高檔精密數(shù)控機(jī)床、關(guān)鍵功能部件及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，機(jī)床已成為通用技術(shù)集團(tuán)核心主業(yè)之一。2）轉(zhuǎn)型基金2019年成立，已投資較多機(jī)床企業(yè)。2019年11月，中國(guó)中車發(fā)布公告與19名股東成立國(guó)家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)基金股份有限公司（轉(zhuǎn)型基金），注冊(cè)資本1472億元，主要圍繞新材料、新一代信息技術(shù)、電力裝備等領(lǐng)域的成長(zhǎng)期、成熟期企業(yè)開展投資。