汽车、航空航天等高端制造对工业母机精度要求的提升,正在倒逼下游需求结构向高端化迁移,而关键部件进口依赖则在这一过程中形成了明显的供给制约。高端制造对五轴联动、高精密加工能力的需求持续增长,但高档数控机床国产化率在2018年仅为6%,关键零部件高度依赖进口,使得国内下游用户的高端需求难以在国产供给端得到充分满足,需求结构因此呈现“高端需求外溢、国产承接中低端”的格局。

高端制造需求升级与五轴联动的关键地位

工业母机即机床,是“制造机器的机器”,在当代制造业中,一切加工精度要求较高、表面颗粒度较细的零部件,都需要使用机床来生产加工。汽车、航空航天、模具等下游行业对零部件的复杂型面加工、加工效率与精度一致性要求不断提升,推动了对高端数控机床的需求。

在高端机床的界定中,联动轴数是核心指标之一。目前最高端的是五轴联动数控机床,其在传统的X、Y、Z三个直线轴基础上增加两个回转轴,通过联动可任意调整刀具或工件姿态,实现对空间复杂型面的加工。该技术只需一次装夹即可完成铣削、钻孔、攻丝等多面加工,减少重复定位误差并缩短辅助时间,同时还能延长刀具等耗材使用寿命,体现出更好的经济性。因此,五轴联动能力被视为我国机床产业向高端转型的必由之路。

关键部件进口依赖对高端需求的制约

我国是当之无愧的机床大国,2021年机床市场消费额约239亿美元,占全球约三分之一,但整体“大而不强”,生产的机床以中低端为主。从国产化率看,低档数控机床国产化率在2018年已达82%,中档为65%,而高档数控机床国产化率在2018年仅为6%,处于个位数低位。

这一结构性矛盾直接反映在关键零部件的进口依赖上。国内主要机床厂商在数控系统、传动部件(主轴、丝杠、导轨等)、功能部件(刀库、铣头等)方面很大程度上依赖进口。例如,有厂商的数控系统进口或境外品牌占比达99%,传动部件占比达95%;另一厂商的数控系统进口占比90%,传动部件占比80%。核心部件即使愿意出高价,也未必能买得到,这直接制约了国产机床满足汽车、航空航天等高端制造对精度和五轴联动能力需求的能力。

需求结构变化对国产零部件厂商的倒逼

下游需求结构的变化正在对国产零部件厂商形成倒逼作用。随着高端制造对加工精度、复杂程度和效率的要求持续提升,国内用户对高端机床的需求日益旺盛,而国产供给在关键部件上的短板使得这部分需求难以在国内消化。

这种供需错配反过来推动产业链上游加速自主攻关。从数控化率看,我国机床数控化率从2007年的21%提升至2020年的44%,但与日本(2019年约90%)、美国(约81%)、德国(约75%)相比仍有明显差距。高端机床所要求的数控化、联动轴数、精密度与加工效率等指标,构成了界定机床档次的主要标准,也指明了国产零部件厂商在高端领域的技术攻关方向。

常见问题

什么是五轴联动数控机床?

五轴联动数控机床是在传统的X、Y、Z三个直线轴基础上增加两个回转轴,通过三个直线轴和两个回转轴的联动,任意调整刀具或工件的姿态,实现对空间复杂型面的加工。它只需一次装夹即可完成多面加工,能减少重复定位误差、提高加工精度和效率。

高档数控机床国产化率目前处于什么水平?

根据前瞻产业研究院及科德数控招股说明书数据,2018年高档数控机床国产化率约为6%,而同期低档数控机床国产化率已达82%、中档为65%。高档领域国产化率仍停留在个位数低位,关键零部件依赖进口是主要原因之一。

关键部件进口依赖如何影响下游用户?

国内主要机床厂商在数控系统、主轴、丝杠、导轨等关键部件上高度依赖进口品牌,部分厂商的进口或境外品牌占比超过90%。这种依赖一方面推高了高端机床的采购成本与交付不确定性,另一方面使得国内下游用户的高端加工需求难以完全通过国产设备满足,需求结构呈现高端外溢的特征。