轴数控机床的国产化之路

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250007 机床行业在本轮制造业设备景气周期下表现亮眼 5 HYPERLINK l _TOC_250006 五轴数控机床应用相对高端，国产市占率仍低 6 HYPERLINK l _TOC_250005 五轴数控机床较三轴有明显优势，应用领域相对高端 6 HYPERLINK l _TOC_250004 国内五轴数控机床需求持续增长，但国产化率较低 11 HYPERLINK l _TOC_250003 以科德数控为代表的国产五轴数控机床企业正逐步追赶国外企业 13 HYPERLINK l _TOC_250002 依托持续研发投入进行技术追赶 13 HYPE

2、RLINK l _TOC_250001 贴合应用端进行长期试错为国产品牌创造机遇 15 HYPERLINK l _TOC_250000 核心部件自主化助力工艺积累+降本 17图表目录图 1：国内金切机床产量呈现 3-4 年的周期 5图 2：日本金切机床对华销售订单呈现 3-4 年的周期 5图 3：2020 年国内机床消费需求同比呈增长趋势 5图 4：当前国内金切机床单月产量增速维持较高水平 6图 5：日本金切机床对华销售持续放量 6图 6：创世纪 2020 年及 2021 年一季度营收实现较快增长 6图 7：科德数控 2021Q1 营收增速显著扩大 6图 8：机床的加工维度 7图 9：五轴数控

3、机床的不同旋转轴形式 8图 10：DMG2020 年下游应用领域分布 8图 11：科德数控 2020 年下游应用领域分布 8图 12：航天领域的加工部件多具有形状复杂、多线性、异形曲面等特点 9图 13：五轴较三轴机床的加工优势 10图 14：五轴数控机床对零件的加工角度更宽泛和立体 10图 15：科德数控高端数控机床销量总体保持增长趋势 13图 16：大隈研发投入近年来稳步提升 14图 17：德玛吉森精机研发开支迅速提升，2020 年达 10.50 亿人民币 14图 18：由于规模因素，科德数控研发投入水平低于海外龙头，但研发投入占营收比例较高 14图 19：科德数控的发展历史 15图 20

4、：核心技术产业化道路 16图 21：科德数控售前服务销售收入占比较高 16图 22：2019 年国盛智科原材料采购情况 18图 23：2019 年浙海德曼原材料采购情况 18图 24：刀具运动轨迹遵循矢量运动规则 18图 25：2020 年科德数控原材料采购情况 19表 1：五轴数控机床旋转轴形式情况 7表 2：国内五轴数控机床生产企业相对稀缺 11表 3：国内部分企业五轴数控机床的销售数量 12表 4：2017、2018 年国内重点联系企业典型五轴数控机床产品销量、销售金额情况 12表 5：科德数控五轴数控机床销售额和销售数量在重点联系企业中的市占率情况 13表 6：科德数控部分在研项目情况

5、，瞄准细分领域的国产替代 14表 7：德国哈默等海外知名企业通过外采机床核心功能部件 17表 8：科德数控自制高档数控系统较外采具有成本优势 19表 9：科德数控产品毛利率明显高于行业其他产品（单位：万元） 19机床行业在本轮制造业设备景气周期下表现亮眼机床行业具有一定周期性。由于机床下游涵盖汽车、3C、重型机械等较为广泛的制造业领域，下游行业的固定资产支出变动驱动机床需求波动，使机床行业需求呈现周期属性。从历史来看，金切机床周期一般为 3-4 年。图 1：国内金切机床产量呈现 3-4 年的周期图 2：日本金切机床对华销售订单呈现 3-4 年的周期资料来源：国家统计局，资料来源：日本机床工业协

6、会，2020 年以来，国内机床消费需求触底回升。由于受到疫情影响，机床工具行业一季度营收出现大幅下滑。但随后国内制造业开启景气上行，机床工具行业受益明显。行业营收累计同比跌幅逐月收窄，总体呈现低开高走的修复趋势。2020 年全年机床工具行业营收同比小幅增长 0.5%，金属切削机床制造行业营收同比小幅增长 0.25%。 图 3：2020 年国内机床消费需求同比呈增长趋势资料来源：中国机床工具协会，2021 年年初至今，机床行业仍然维持高景气趋势：1）2021 年前 5 月国内金切机床的累计产量 25 万台，同比增长 48.8%。2）2021 年 1-5 月，日本对华金切机床销售订单净额增速均维持

7、在 100%及以上。其中，2021 年 5 月日本对华金切机床销售订单净额为 387.5 亿日元，同比增长 173.4%，创下单月历史销售第二高纪录；3）根据中国机床工具协会，2021 年第一季度协会重点联系企业营收较 2019 年相比增速超过 30%；利润总额实现 6.6 亿元，较去年和 2019 年同期扭亏为盈；金属加工机床新增订单较 2019年同期增长 62.7%。行业总体保持扩张趋势。图 4：当前国内金切机床单月产量增速维持较高水平图 5：日本金切机床对华销售持续放量资料来源：国家统计局，资料来源：日本机床工业协会，行业需求扩张背景下，机床头部企业或细分领域头部企业受益较为明显，创世纪

8、、科德数控等企业在 2020 年国内金属加工机床消费整体小幅下滑的背景下，2020 年营收仍实现较快增长，2021 年一季度延续高增趋势。图 6：创世纪 2020 年及 2021 年一季度营收实现较快增长图 7：科德数控 2021Q1 营收增速显著扩大资料来源：Wind，公司 2021 年第一季度报告，（注：2021Q1 为从事高端智能装备业务的深圳创世纪及其下属企业（合并报表口径）的营收数据）资料来源：Wind，五轴数控机床应用相对高端，国产市占率仍低五轴数控机床较三轴有明显优势，应用领域相对高端一般机床可加工的维度客观上表现为六轴：以左手空间直角坐标系为基准，构成 X、Y、 Z 三轴，加工

9、件沿此三轴可做高精度的直线运用；然后分别围绕 X、Y、Z 轴旋转形成三个旋转轴 A、B、C 轴，加工件沿此三轴可实现加工面的翻转。理论上，六轴的加工自由度覆盖了工件上下左右前后的整个三维立体空间。图 8：机床的加工维度资料来源：科德数控招股说明书，对机床“几”轴的表述，其实是表明这六轴中有多少轴能联动，即同时协同运动，调整刀具或工件的姿态。比如，常说的三轴机床一般指 X、Y、Z 三轴联动机床，有三个伺服轴同时进行插补。从加工件可运动的角度看，三轴机床大多数情况仅能对面向刀具一侧的加工件平面进行一定深度的加工操作。而五轴数控机床一般指机床基本的直线轴三轴 X、Y、Z 及附加的旋转轴 A、B、C

10、中的两轴，五个轴同时运动。具体来看，五轴数控机床根据三个旋转轴不同转动形式，又具体分为双摆头式、俯垂型摆头式、双转台式、俯垂型工作台式、一摆一转式。形式概况五轴数控机床旋转轴形式表 1：五轴数控机床旋转轴形式情况双摆头式旋转轴跟 X、Y、Z 坐标平面垂直，两个转动轴直接控制刀具的轴线，刀具有摆头设计，转台仅做直线运动俯垂型摆头式旋转转跟 X、Y、Z 坐标平面不垂直，两个转动轴直接控制刀具的轴线，转台仅做直线运动双转台式旋转轴跟 X、Y、Z 坐标平面垂直，两个转动轴直接控制转台转动倾角，刀具无摆头设计，仅做直线运动俯垂型工作台式旋转轴跟 X、Y、Z 坐标平面不垂直，两个转动轴直接控制转台转动倾角

11、刀具无摆头设计，仅做直线运动一摆一转式旋转轴跟 X、Y、Z 坐标平面垂直，两个转动轴分别控制转台和刀具，刀具有摆头设计资料来源：工控网，图 9：五轴数控机床的不同旋转轴形式资料来源：工控网，五轴数控机床主要运用领域包括航空航天、汽车、机械加工、半导体、军工、精密模具、轨道交通、3D 打印、医疗器械等，尤其是在具有形状复杂、多线性、异形曲面等特点的加工零件中运用较多。以德玛吉森精机、科德数控为例，两家公司的下游收入占比较大的领域便包括通用机械、汽车、模具、航天航空等。图 10：DMG2020 年下游应用领域分布图 11：科德数控 2020 年下游应用领域分布资料来源：DMG 2020 年年报，资

12、料来源：科德数控招股说明书， 图 12：航天领域的加工部件多具有形状复杂、多线性、异形曲面等特点资料来源：航亚科技招股说明书，从加工流程上具体比较看，五轴数控机床较三轴机床优势十分明显：由于三轴机床本质上只能对具有一定厚度的平面进行加工，因此涉及到多面体加工或者复杂曲面加工时，三轴机床往往需要对加工件进行多次装夹并频繁调整平面位置。而五轴数控机床由于多了旋转轴，通过对加工件的旋转即可达到多面加工及对复杂曲面加工的目的，且往往只需一次装夹即可进行定位加工。五轴数控机床明显减少了装夹时间。同时，五轴数控机床可以采用刀具侧刃切削，有效提升加工效率。图 13：五轴较三轴机床的加工优势资料来源：工控网，

13、由于转台或刀具摆头可绕 A、B、C 任意两轴旋转，对零件加工角度的选择更加宽泛和“立体”，由此复杂曲面的加工可不用特定的刀具。当加工零部件的层次结构、曲面过于复杂时，比如飞机起落架、航空发动机闸等，三轴设备由于产品结构干涉，几乎不可能胜任。对复杂零件的加工往往在航空航天、汽车、军工、精密模具等领域需求较大，五轴数控机床在这些领域的市场前景广阔。图 14：五轴数控机床对零件的加工角度更宽泛和立体资料来源：工控网，此外，五轴数控机床还可提高加工质量和精度。比如刀具摆头可倾斜从而规避球头铣刀中心点的线速度为 0 的情况，可更好地改善加工表面的质量。公司名称产品种类下游行业覆盖市场地位技术实力表 2：

14、国内五轴数控机床生产企业相对稀缺总体而言，五轴数控机床加工的灵活程度更高，对形状复杂、多线型、异形曲面等特点的高复杂性零件进行高效高动态、高速高节拍的加工具有明显的优势。国内五轴数控机床需求持续增长，但国产化率较低当前国内有能力进行五轴数控机床生产企业研发、生产的企业较少。从外资厂商看，根据赛迪顾问，2019 年全球规模前 10 的机床企业为马扎克、通快、德玛吉森精机、马格、天田、大隈、牧野、格劳博集团、哈斯、埃马克。其中，除个别企业外，绝大部分行业龙头均具有成熟的五轴数控机床系列产品。而国内目前实现五轴数控机床销售的企业包括科德数控、国盛智科、上海拓璞等，其中国盛智科、上海拓璞等仅实现少量五

15、轴数控机床销售，真正以五轴数控机床生产、研发为主营业务且五轴产品已实现大规模销售的企业更加稀缺。龙门加工中心、立式加工中心、 航空航天、汽车零件、模具共计 30 余万平方米的现代化恒温加工装国家重大技术装备企业，国家高海天精工卧式加工中心、数控车床制造、塑料机械配厂房，员工近 1500 人国内机床行业第一梯队的上市企业，在3C 领域，核心产品逐渐形成集技术、综新技术企业，省级高新技术研发中心创世纪立式加工中心、钻攻机等3C、通用行业五轴联动数控加工中心、立式数合性能、集采优势、产销规模、服务能力等方面为一体的综合优势，进口替代速度加快-浙江省机械行业的骨干企业和原控车床、卧式数控车床、立式加

16、航空航天、汽车及零部件、 进入了全国普及型数控机床前五强，被 国家机械部数控机床重要制造基日发精机工中心、卧式加工中心、龙门加 轨道交通、电力及能源、轴 评为“中国机床行业数控机床产值十佳地、国家级 CIMS 工程示范企工中心和落地式镗铣床、五轴联动加工中心立式、卧式加工中心系列、龙门承制造等多个行业和领域企业”、“综合经济效益十佳企业”业、国家级高新技术企业友佳国际型 5 面、5 轴加工中心、CNC车床、柔性制造系统（FMS）、数控线切割机到电子加工设备等汽车及零部件、轨道交通、电力及能源等-先后荣获高新技术企业、国家级高新技术企业等称号五轴立式加工中心、五轴龙门加国内领先的金属切削类中高档

17、数控机 建立了省市两级工程技术中心、工中心、五面体龙门加工中心、 精密模具、新能源、航空航 床以及智能自动化生产线提供商。国 江苏省企业技术中心、江苏省企国盛智科卧式镗铣加工中心、高速高精数 天、轨道交通、3D 打印、 家高新技术企业、中国机床工具行业 30 业研究生工作站，产品曾荣获江控加工中心、大型复杂龙门加工工业阀门等强企业、中国机床工具行业经济效益十 苏省科技进步二等奖、江苏省首浙海德曼中心以及精密卧式加工中心等中高档数控机床普及型数控车床及简易自动化，高端精密数控车床及车铣复合中心，成套自动化制造单元，柔性生产线高档数控机床系统、铣头、转台佳企业、江苏省优秀民营企业、江苏省创新型企业

18、汽车制造、工程机械、通用设备、军事工业-公司拥有高端数控机床、高档数控系台（套）、南通市首台（套）重大装备拥有省级高新技术企业研究开 发中心，为国家高新技术企业，浙江省名牌产品企业。长期与多家高校合作，拥有核心关键功能部件的自主研发、制造能力等机床核心功能部件，五轴立式航空航天、军工、汽车能统、关键功能部件全产业链配置，是目 产品屡获机床行业春燕奖，解决科德数控加工中心、五轴卧式加工中心、 源、刀具、模具、机械设备 前国内少数完整掌握高端数控核心技术 一大批高端数控机床供应链“卡五轴龙门加工中心、五轴磨削中等心等五轴数控机床整机产品五轴加工中心、复合加工机、数并提供高端设备的企业之一根据美国机

19、械行业杂志Metal脖子”问题产品系列丰富，在数控车床产品控车床、立式加工中心、龙门加 汽车、航空、航天、电子、Working Insider Report的统计，从 上，不仅有卓越的技术能力还有马扎克工中心、卧式加工中心、数控激 信息产业、模具、纺织、通2004 年开始，马扎克机床就相关产品 较高的市场占领能力。在全球有光加工机、柔性生产线系统、数控装置、CAD/CAM 系统生产用机械等各个领域连续多年居世界首位85 处技术中心NC 机床（包括五轴数控立式加工中心、5 轴数控卧式加工中汽车工业、航空航天领域、 日本最大数控机床厂之一，目前年产数 数控系统等核心功能部件自主研大隈德玛吉森心、5

20、 轴数控大型加工中心）、数控装置、工厂自动化产品、伺服电机五轴加工中心、车削类、铣削类、复合加工、磨削类、电加工、增材制造等电子通讯、医疗器械等汽车工业、航空航天领域、电子通讯、医疗器械等控装置 7,000 余台，主轴和伺服电机约3 万台，在世界上排名在第 5 位左右发世界著名机床生产厂家，员工超过7,500 名，在全球多达 159 个销售和-服务中心资料来源：科德数控招股说明书，各公司官网，公司名称2017 年2018 年表 3：国内部分企业五轴数控机床的销售数量数量占比数量占比科德数控367.71%437.11%上海拓璞10.21%111.82%国盛智科10.21%71.16%资料来源：科

21、德数控招股说明书，（注：未包含五轴工具磨床）国产五轴数控机床规模相对仍小，但同比提升较快。根据中国机床工具年鉴对五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心等五轴数控机床产品销售数据统计显示，重点联系企业 2017-2018 年分别销售五轴数控产品 466 台、594 台，对应市场规模 7.1 亿、9.2 亿，同比均实现较快增长。产品名称数量（台）金额（亿元）金额同比增长表 4：2017、2018 年国内重点联系企业典型五轴数控机床产品销量、销售金额情况五轴立式加工中心2017 年3862018 年5012017 年3.02018 年3.52017 年98.9%2018 年14.6%五轴卧式加工中心35

22、492.84.010.5%40.1%五轴超重型龙门式加工中心110.10.1-5.1%五轴重型龙门式加工中心230.10.1-20.5%14.4%五轴大型龙门式加工中心26131.00.567.2%-43.1%五轴中小型龙门式加工中心14250.10.955.6%1151.7%五轴车铣（铣车）加工中心-2-0.1-五轴其他加工中心2-合计4665947.19.2-资料来源：科德数控招股说明书，（注：五轴数控机床总销售额数据来自历年中国机床工具工业年鉴，科德数控全口径销量未包含五轴工具磨床，与年鉴统计口径保持一致。统计不包括进口的五轴数控机床）而这其中，北京精雕、科德为首的国产五轴数控机床已取得

23、突破，占据一定市场份额。其中，2018 年科德数控五轴立式加工中心销量和销售额在机床工业协会重点联系企业中的市场占有率已分别达到 8.58%、16.86%。同时，2018-2020 年科德数控高端数控机床销量分别为 78 台、96 台、95 台，销量总体保持增长趋势。口径类别期间重点联系企业总销量（台）科德数控占比2017 年度386307.77%2018 年度501438.58%2017 年度466367.73%2018 年度594437.24%口径类别期间重点联系企业总销售额（亿元）科德数控占比2017 年度3.00.515.33%2018 年度3.50.616.86%2017 年度7.1

24、0.79.86%2018 年度9.20.66.52%表 5：科德数控五轴数控机床销售额和销售数量在重点联系企业中的市占率情况五轴立式加工中心全口径五轴立式加工中心全口径资料来源：科德数控招股说明书，（注：五轴数控机床总销售额数据来自历年中国机床工具工业年鉴，科德数控全口径销量未包含五轴工具磨床，与年鉴统计口径保持一致。统计不包括进口的五轴数控机床）图 15：科德数控高端数控机床销量总体保持增长趋势资料来源：科德数控招股说明书，目前，西方国家在部分领域仍对我国实行技术出口限制，以五轴数控机床为代表的高端数控机床和技术在对华出口过程中被施以管制。部分高端五轴联动数控机床因无法从国外进口，导致国内部

25、分重要企业的战略装备生产面临较大问题。这给国产机床企业创造了机遇，有技术实力的国产五轴数控机床生产企业拥有广阔的市场空间。以科德数控为代表的国产五轴数控机床企业正逐步追赶国外企业依托持续研发投入进行技术追赶五轴数控机床的高技术壁垒决定了持续的研发投入是五轴数控机床技术突破的先决条件。海外龙头数控机床厂商的技术优势即源于多年持续的研发投入积累。以大隈和马扎克为例，近年来两家公司研发投入均持续提升，并已连续多年保持每年 2 亿元人民币以上的研发投入水平。2020 年德玛吉森精机研发投入更是达 10.50 亿元人民币。图 16：大隈研发投入近年来稳步提升图 17：德玛吉森精机研发开支迅速提升，202

26、0 年达 10.50 亿人民币资料来源：Bloomberg，（注：2020 财年为 2020.4-2021.3，其他财年以此类推）资料来源：Bloomberg，（注： 2014 年以前会计年度为本年 4 月至次年 3 月，2016 年起会计年度为自然年份）但以科德数控为代表的国内五轴数控机床生产企业研发方面持续追赶，2018-2020 年科德数控研发投入占营收比例达到 34.47%、48.25%、54.08%。持续高研发投入下，国内五轴数控机床企业已取得一定的技术突破。其中，以科德数控为例，根据科德数控招股说明书，公司形成了高档五轴数控机床系统技术、通用五轴数控机床技术、专用五轴数控机床数控技

27、术等核心技术，并“已累计向航空、航天、能源、汽车、模具、刀具等领域的用户提供了 200 余台五轴高端数控机床”，“解决了我国一大批重大技术装备生产制造的卡脖子问题”。同时，科德数控“继续强化五轴联动数控机床、高档数控系统及关键功能部件等核心技术持续研发”，“进一步扩大进口替代的产品范围”。图 18：由于规模因素，科德数控研发投入水平低于海外龙头，但研发投入占营收比例较高资料来源：Wind，在研项目项目目标项目技术水平比较表 6：科德数控部分在研项目情况，瞄准细分领域的国产替代国六商用车发动机缸体缸盖高精度高柔性加工生产线示范工程在汽车领域实现国产装备对进口装备的替代国内领先，国际先进大涵道比涡

28、扇发动机关键零部件试制国产成套装备高马赫数导弹发动机关键零件制造装备和核心工艺应用验证示范线航天惯导和伺服机构复杂精密结构件加工示范应用应用于航空零部件加工的高速高功率密度内装式主轴电机研制在军工领域实现对进口机床的替代在军工领域实现对进口机床的替代在军工领域实现对进口机床的替代实现航空零部件加工电主轴用电机的国产化自主配套，实现进口替代国内领先，国际先进国内领先，国际先进国内领先，国际先进应用于航空零部件加工的高速高功率密度内装式主轴电机研制资料来源：科德数控招股说明书，但相较海外五轴数控机床厂商悠久的发展历史，国内五轴数控机床厂商“年轻”化特征明显。比如，科德数控 2008 年产品体系仅力

29、矩伺服、主轴、电机等机床功能部件，2013年开发完成五轴立式加工中心初代产品，2019 年正式发布五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心等五轴数控机床产品。国内五轴数控机床企业产品开发和技术积累不及海外厂商，具备较大成长空间。国内五轴数控机床企业持续的高研发投入将进一步深化五轴数控机床的国产化趋势。图 19：科德数控的发展历史资料来源：科德数控招股说明书，贴合应用端进行长期试错为国产品牌创造机遇当前国产五轴数控机床企业国产化的难点之一在于五轴数控机床成品较难以切入下游 应用领域，贴近产业端进行长期试错，以进行不断的技术迭代。试错成本较高使下游企 业更倾向于采购海外品牌产品，以至于国产五轴数控机床产

30、品及技术难以走向最终成熟。国产五轴数控机床的产业化道路还差产品化的最后一公里。图 20：核心技术产业化道路资料来源：瑞士机床产业的启示，李泽湘，但近年来，受益于“十三五”国家战略性新兴产业发展规划、制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022 年）等政策推动，在政策扶持下，国产五轴数控机床的产业化应用得到一定的发展。以科德数控为代表的企业在产业应用端方面形成一定的先发优势。比如，根据科德数控招股说明书披露，公司“获得了 04 专项等国家课题的大力支持，得到了航空、航天、能源、汽车等重点领域典型用户给予公司的宝贵市场应用机会，并通过用户的应用反馈，不断促进公司产品的技术迭代和成熟度提升”。

31、同时，科德数控大部分销售收入涉及售前服务程序，2018-2020 年售前服务收入占营收比例分别为 90.03%、87.42%、86.69%。其中，2020 年“科德数控为用户提供样件加工及方案 500余例，极大地推动了销售工作开展，同时通过对用户需求信息的积累与分析，促进公司产品根据用户需求、用户工艺不断优化提升，实现产品的良性迭代升级”。 图 21：科德数控售前服务销售收入占比较高20,00018,00016,00014,00012,00010,0008,0006,0004,0002,0000201820192020提供售前服务的销售收入（万元）占主营业务收入比例95% 90%85%80%7

32、5%70%65%60%55%50%资料来源：科德数控招股说明书，核心部件自主化助力工艺积累+降本目前海外五轴数控机床生产企业可以通过外购优势企业的核心功能部件从而在指标性能上达到国际先进水平。以德国哈默和日本马扎克为代表，部分五轴数控机床产品从数控系统到伺服驱动器电机、传感器、导轨等均依赖外采，仅自制主轴、转台等部件，最终完成五轴数控机床最终生产。但考虑到国内五轴数控机床长期面临的技术封锁，通过外采满足核心功能部件需求并不现实。因此，完善国内机床产业链中高质量核心功能部件的供应或尽可能提升企业自身核心部件自主化率成为国内五轴数控机床企业发展的必然选择。目前，国内五轴数控机床核心功能部件自主化已

33、取得一定成效，比如科德数控五轴数控机床产品 85%以上的关键功能部件都来自自主研发，整体自主化程度高。但国内企业在数控系统、伺服驱动器、导轨、丝杠等核心部件的自制同海外厂商先进产品相比仍有差距，部分领域还存在空白。核心零部件德国哈默日本马扎克日本大隈科德数控表 7：德国哈默等海外知名企业通过外采机床核心功能部件二次开发）伺服驱动器外购外购自制自制电机外购外购自制自制传感器外购外购部分自制/外购部分自制/外购主轴自制自制自制自制双轴转台自制自制外购自制刀库自制自制自制自制导轨外购外购外购外购丝杠外购部分自制/外购部分自制/外购外购数控系统外购外购（基于三菱自制自制资料来源：科德数控招股说明书，（

34、注：图中指标对比为五轴联动立式加工中心领域）从采购构成上看，高档数控系统一般占机床成本的 20%-40%。以国盛智科、浙海德曼为代表，数控系统一般超过企业采购金额的 20%以上。其次是结构件或制造结构件的铸件类、钣焊类等原材料，约占采购金额的 20%-30%，再次是导轨、轴承等传动部件及电气元件，约占采购金额的约 20%以内。此外还包括辅助设备、光栅类等其他原材料。结构件、电气元件等原材料一般市场竞争充分，技术壁垒相对较低，自制降本空间相对较小。数控系统等核心功能部件自主化应重点关注。图 22：2019 年国盛智科原材料采购情况图 23：2019 年浙海德曼原材料采购情况资料来源：国盛智科招股

35、说明书，（注：国盛智科剔除与机床业务相关性较小的 PET 瓶胚自动化生产线智能单元 DMH 和 ROBOT 材料及焊接生产线材料采购）资料来源：浙海德曼招股说明书，（注：浙海德曼数控系统包括数控系统、驱动电机和驱动器）数控系统是高端数控机床的大脑，数控系统自制是企业的核心竞争力1、数控系统具备较高技术壁垒。数控系统是最具核心价值的关键部件之一，与伺服驱动及电机，电主轴，铣头，转台，刀库等其他关键功能部件共同决定了机床的精度和效率。无论是几轴机床，最终目的是要通过对刀具的精确控制实现对加工件的高效精密加工。其中，数控系统需具备强大的性能来实现各类型高端数控机床的复杂运动控制。优秀的数控系统往往不

36、断经历技术的迭代，其中不仅涉及到算法及控制技术本身的革新，也涉及到与下游具体工艺工程的结合，由此形成极高的技术壁垒。以典型的插补功能为例，刀具的运动轨迹遵循矢量运动的规则，控制 X、Y、Z 进给距离能使刀具形成一定规则的刀路。而插补可将刀路的运动轨迹尽可能地拆分细化，拆解为微小的位移单元。通过精准控制控制 X、Y、Z 进给距离获得在微小位移单元的精准运控，最终实现预设刀路的精准运控。 图 24：刀具运动轨迹遵循矢量运动规则资料来源：插补算法经过多年的下游运用与技术迭代形成不同且相对成熟的算法。而五轴数控机床是把平面运动路径控制延伸到三维立体空间，相较平面运动，旋转轴的转动将同时改变插补点的三维空间坐标，相关插补算法的研发将更加复杂。部分企业如西门子、海德汉等有成熟的实践研究，加工算法涉及 know-how，形成较高的技术壁垒。另一方面，高