機(jī)械行業(yè)工業(yè)母機(jī)系列報告(一)-工業(yè)母機(jī)：國之重器高端裝備制造的基石

目錄1、工業(yè)母機(jī)：高端裝備制造的基石 62、工業(yè)母機(jī)市場：聚焦頭部國家 8、全球場中穩(wěn)全生產(chǎn)消第一 8、國內(nèi)場進(jìn)依度降，口速升 113、工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈：國產(chǎn)替代任務(wù)艱巨 14、數(shù)控統(tǒng)工母之腦” 14、控統(tǒng)鍵術(shù) 17、控場局 18、主軸工母之左” 20、機(jī)主到軸 20、軸承 21、進(jìn)給動業(yè)機(jī)“手” 22、線給 24、周給 28、測量統(tǒng)工母之眼” 31、碼器 31、柵尺 334、投資建議 37、科德控 38、海天工 38、紐威控 39、宇環(huán)控 40、華中控 41、奧普電 425、風(fēng)險分析 42圖目錄圖1：數(shù)機(jī)分類 6圖2：數(shù)機(jī)上游 6圖3：中機(jī)國化率 7圖4：中國金切機(jī)數(shù)控率 7圖5：國機(jī)行競結(jié)構(gòu) 7圖6：全機(jī)產(chǎn)值 8圖7：2022全機(jī)產(chǎn)情況 8圖8：全機(jī)產(chǎn)國和地前十 8圖9：2022年球床費情況 9圖10：球床費和地前十 9圖11：2022全機(jī)口情況 9圖12：球床口和地前十 9圖13：2022全機(jī)口情況 10圖14：球床口和地前十 10圖15：要家地床供平衡 10圖16：要家地床生中口比 11圖17：要家地床消中口比 11圖18：國床業(yè)歷程 11圖19：國屬工生產(chǎn)消額 12圖20：國床費口依度 12圖21：國屬工產(chǎn)量 12圖22：本華床單 12圖23：國造固產(chǎn)投完額計比 13圖24：國屬削產(chǎn)量日對機(jī)訂單 13圖25：屬削床口 13圖26：屬形床口 13圖27：2023中進(jìn)床分布 13圖28：2023中出床分布 13圖29：面形動圖 14圖30：控床加程 14圖31：控統(tǒng)原理 15圖32：球中數(shù)統(tǒng)發(fā)歷程 17圖33：具徑分解 17圖34：國控統(tǒng)市場爭局 19圖35：2022中數(shù)統(tǒng)競格（售） 19圖36：國控統(tǒng)規(guī)模 19圖37：控床軸動類型 20圖38：主剖圖 20圖39：能主軸 21圖40：動承滑承（能） 22圖41：體壓承原理圖 22圖42：給動組成 23圖43：給統(tǒng)分類 23圖44：同途分珠絲精等表 24圖45：2015-2022全滾珠杠場模 26圖46：2015-2022中滾珠杠場模 26圖47：2021國滾杠高市場 26圖48：2021國滾杠中市場 26圖49：線動原理 27圖50：線動機(jī) 27圖51：球線機(jī)市場 27圖52：球線機(jī)市場局 27圖53：接動間動的速力 28圖54：接動間動的本較 28圖55：輪桿動作臺 29圖56：柱動構(gòu)理 29圖57：軸臺 29圖58：軸臺 29圖59：接動作力矩動機(jī) 30圖60：國控臺規(guī)模 31圖6：國控臺（單與軸20） 31圖62：電碼的示意圖 32圖63：球碼市模 32圖64：球碼市直線與轉(zhuǎn)） 32圖65：球碼市模（檢方） 33圖66：球碼市模（地） 33圖67：柵測系成原理 33圖68：閉直光結(jié)構(gòu)意圖 34圖69：位柵刻度為0.25μm 34圖70：像描理 34圖71：涉描理 34圖72：量光尺 35圖73：對光尺 35圖74：國柵市場 35圖75：球柵市場 35圖76：國柵下用領(lǐng)（2021） 36圖77：國柵銷量 36圖78：天工展程 38圖79：威控展程 39圖80：環(huán)控展程 40圖81：中控展程 41圖82：普電展程 42表目錄表1：機(jī)數(shù)技發(fā)的不階段 15表2：數(shù)系分（、中低） 16表3：數(shù)系中關(guān)技術(shù) 18表4：不領(lǐng)對床軸的求 20表5：不主的能價 21表6：不軸系的能比較 22表7：滾絲分與點 25表8：直電直方與傳驅(qū)方性比較 28表9：常位檢裝分類 31表10：碼在床件中應(yīng)用 321、工業(yè)母機(jī)：高端裝備制造的基石數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化信息對機(jī)床的運動及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，是高效率、高精度、高柔性和高自動化的現(xiàn)代機(jī)電一體化設(shè)備。刀庫和自動換刀裝置，從而可以實現(xiàn)多種不同加工操作的加工中心。圖1：數(shù)控機(jī)床分類加工中心金屬切削機(jī)床車床、銑床、磨床、鏜床、鉆床立式加工中心加工中心金屬切削機(jī)床車床、銑床、磨床、鏜床、鉆床立式加工中心數(shù)控機(jī)床數(shù)控彎折機(jī)床金屬成形機(jī)床數(shù)控機(jī)床數(shù)控彎折機(jī)床金屬成形機(jī)床特種加工機(jī)床

床 床 資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院鑄件鈑焊件床身底座、鞍座、工作臺、立柱等內(nèi)防護(hù)、外防護(hù)等精密件和功能部件 鑄件鈑焊件床身底座、鞍座、工作臺、立柱等內(nèi)防護(hù)、外防護(hù)等精密件和功能部件 電氣元件 模具機(jī)械設(shè)備

經(jīng)濟(jì)的多個重要領(lǐng)域，如航空航天、機(jī)械設(shè)備等。上游行業(yè) 數(shù)控機(jī)床行業(yè) 下游行業(yè)精密件：主軸單元、軸承、滾珠絲杠副等；功能部件：回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫、機(jī)械手、齒輪箱等斷路器、接觸器、繼電器變壓器等顯示器、伺服控上游行業(yè) 數(shù)控機(jī)床行業(yè) 下游行業(yè)精密件：主軸單元、軸承、滾珠絲杠副等；功能部件：回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫、機(jī)械手、齒輪箱等斷路器、接觸器、繼電器變壓器等顯示器、伺服控傳感器等數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)工業(yè)閥門航空航天新能源軌道交通誤差控制技術(shù)、可靠性技術(shù)、復(fù)合成套加工技術(shù)、高性能部件研發(fā)技術(shù)、二次開發(fā)與優(yōu)化技術(shù)等資料來源：國盛智科招股說明書目前我國低端數(shù)控機(jī)床基本達(dá)到自給自足，中端數(shù)控機(jī)床基本實現(xiàn)自主開發(fā)，但高端數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化率仍處于較低水平。根據(jù)科德數(shù)控公告，截至2022年底國內(nèi)高端機(jī)床國產(chǎn)化率不足10%。據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，202345.5%。在發(fā)80%以上，美國和德國機(jī)床數(shù)控化率均超70%，與之相比國內(nèi)機(jī)床數(shù)控化率提升空間較大。圖3：中國機(jī)床國產(chǎn)化率 圖4：中國金屬切削機(jī)床數(shù)控化率低端 中端 高端 金屬切削機(jī)床數(shù)控率120%100%80%60%40%20%0%

2018 2019 2020 2021 2022

50%40%30%20%10%19891991198919911993199519971999200120032005200720092011201320152017201920212023資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院 資料來源：、圖5：國內(nèi)機(jī)床行業(yè)競爭結(jié)構(gòu)

當(dāng)前國內(nèi)機(jī)床行業(yè)大致可分為三大梯隊，其中：投資或合資建廠；控等新主力軍民營企業(yè)；工等領(lǐng)域。第一梯隊 第一梯隊 0102第二梯隊 代表的民企03第三梯隊數(shù)控機(jī)床的小型民營企業(yè)資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院2、工業(yè)母機(jī)市場：聚焦頭部國家生產(chǎn)：VDW803+12%566235（過去5年比例約為32022（同）（257）、日本（99）、德國（97）、意大利（65億歐元（56（43（39、瑞士（28）、印度（13）、奧地利（12）。圖6：全球機(jī)床產(chǎn)值資料來源：VDW、；單位：柱子單位為十億歐元，線條單位為十億美元中國目前是全球最大的機(jī)床生產(chǎn)國，2022年產(chǎn)值占全球32%，其次為日本（12%）、德國（12%）、意大利（8%）、美國（7%）。圖7：2022年全球機(jī)床生情況 圖8：全球機(jī)床產(chǎn)值國家和地區(qū)前十20182019202020212022瑞士,28,4% 其他,118,

300250中國臺灣地區(qū),39,5%韓國,43,5%美國,56,7%意大利658%

15%

97,12%

中國,257,32%日本,99,12%

200150100500 資料來源：VDW、；注：不含配件、附件；單位：億歐元 資料來源：VDW、；注：不含配件、附件；單位：億歐元消費：中國目前是全球最大的機(jī)床消費國，2022年機(jī)床消費占全球34%，其次為美國（12%）、意大利（7%）、德國（7%）、日本（5%）。圖9：2022年全球機(jī)床消費情況 圖10：全球機(jī)床消費國家和地區(qū)前十20182019202020212022其他27235%日本,36,5%德國527%

中國,260,34%97,12%意大利,53,7%

300250200150100500資料來源：VDW、；單位：億歐元 資料來源：VDW、；單位：億歐元出口：作為老牌機(jī)床強(qiáng)國，德國與日本的機(jī)床出口額位居前列，202217172020-202220221452018VDW等機(jī)床制造商在中國生產(chǎn)的頂級機(jī)床。圖11：2022年全球機(jī)床出情況 圖12：全球機(jī)床出口國家和地區(qū)前十20182019202020212022韓國22.9

113.97,27%

德國,70.74,17%日本,70.44,17%59.82,

10080604020瑞士,23.83,6%中國臺灣地區(qū),27.94,7%

7%

14% 0資料來源：VDW、；單位：億歐元 資料來源：VDW、；單位：億歐元進(jìn)口：中國和美國是全球排名前二的機(jī)床進(jìn)口國，隨著自主開發(fā)的推進(jìn)，中國的機(jī)床進(jìn)口額穩(wěn)中有降，2022年為62.6億歐元，較2021年微降0.4%；美國2022年機(jī)床進(jìn)口額59.0億歐元，較2021年增加36.2%。圖13：2022年全球機(jī)床進(jìn)情況 圖14：全球機(jī)床進(jìn)口國家和地區(qū)前十168.51,42%俄羅斯,12,

中國,63, 9016%美國,59, 6015%30德國,26,6%墨西哥,20,

201820192020202120223%印度16

土耳其17

意大利,5%18,5%

0中國美國德國墨西哥意大利土耳其印度俄羅斯法國韓國資料來源：VDW、；單位：億歐元 資料來源：VDW、；單位：億歐元主要國家和地區(qū)機(jī)床供需平衡：作為全球最大的機(jī)床消費國，中國基本實現(xiàn)自給自足，2022進(jìn)口額，202245、6341202213、20、18圖15：主要國家和地區(qū)機(jī)床供需平衡生產(chǎn)進(jìn)口出口消費4003002001000-100-200-300-400 資料來源：VDW、；單位：億歐元出口比例：2022年，日本、德國、中國臺灣地區(qū)、瑞士機(jī)床出口占生產(chǎn)比例均超70%，為典型的出口導(dǎo)向型經(jīng)濟(jì)；意大利、韓國機(jī)床出口占生產(chǎn)比例在50%附近，內(nèi)外需較為均衡；中國、美國機(jī)床出口占生產(chǎn)比例分別為23%、33%，隨著國內(nèi)機(jī)床出口額不斷增長，國內(nèi)機(jī)床出口比例仍有較大提升空間。進(jìn)口比例：2022年，墨西哥、土耳其、美國、印度機(jī)床進(jìn)口占消費比例均超50%，其中墨西哥、土耳其機(jī)床消費中進(jìn)口依賴度分別達(dá)到98%、89%；而德國機(jī)床消費中進(jìn)口依賴度亦達(dá)到49%；中國機(jī)床消費中進(jìn)口依賴度為24%。圖16：主要國家和地區(qū)機(jī)床生產(chǎn)中出口占比 圖17：主要國家和地區(qū)機(jī)床消費中進(jìn)口占比300250200150100500

生產(chǎn) 出口 出口占比

86%71%86%71%73%72%54%46%33%23%60%30%0%

300250200150100500

消費 進(jìn)口 進(jìn)口占比

98%89%61%59%49%98%89%61%59%49%44%34%33%24%21%100%80%60%40%20%0% 資料來源：VDW、；單位：億歐元 資料來源：VDW、；單位：億歐元圖18：中國機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

了品類完善、功能齊全的制造格局。起步階段起步階段整合階段年以前：中國尚未真正誕生機(jī)床行業(yè)、當(dāng)時機(jī)床行業(yè)十分落后；年：建國之初。全國機(jī)床保有量在9.5萬臺左右；年：美國已經(jīng)制造出世界第一臺數(shù)控機(jī)床；中國金屬切割機(jī)床年產(chǎn)量僅為1.37萬臺左右；第二機(jī)器工業(yè)管理局成立。改建和新建18個機(jī)床廠、四個工具廠；年：研發(fā)出第一臺數(shù)控機(jī)床，比美國晚6年，比德國、日本和蘇聯(lián)晚2年。年：改革開放前期，中國機(jī)床行業(yè)迎來了大規(guī)模整改結(jié)束了前期混亂的現(xiàn)象；1993年，昆明機(jī)床成為股份制公司；1988年，中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會成立；年：昆明機(jī)床上市；沈一機(jī)床合并了沈陽第二機(jī)床廠，第三機(jī)床廠和遼寧精密儀器廠為沈機(jī)集團(tuán)；年：上海機(jī)床廠開始改制；年：機(jī)床出口額達(dá)到億美元，較年增長倍；年：南京機(jī)床廠重組為南京數(shù)控有限公司；擴(kuò)產(chǎn)階段高速發(fā)展＋轉(zhuǎn)型升級階段年：擴(kuò)產(chǎn)階段高速發(fā)展＋轉(zhuǎn)型升級階段資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院

1958-1960年：成立高精度精密機(jī)床規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組，領(lǐng)頭發(fā)展高精度精密機(jī)床；同時該階段受到"冷戰(zhàn)”影響，歐美國家對中國進(jìn)行技術(shù)封銷，國際形勢嚴(yán)峻，各行各業(yè)都在進(jìn)行大量擴(kuò)產(chǎn)、盲日追求產(chǎn)量，造成產(chǎn)品租制濫造現(xiàn)象嚴(yán)重；1961-1978年：盲目追求產(chǎn)量、大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)的現(xiàn)象持續(xù)加重，該階段共生產(chǎn)了164萬臺機(jī)床，但合格率不足二分之一，消耗了大量人力物力資源，同時不注重技術(shù)發(fā)展，造成了后來的技術(shù)滯后。年：隨著2001年中國加入世貿(mào)組織，經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)高速增長，中國機(jī)床行業(yè)迎來質(zhì)的飛躍。中國本土機(jī)床企業(yè)快速增長，2009年中國機(jī)床產(chǎn)值和產(chǎn)量位居世界第一，2011年沈陽機(jī)床營收登頂行業(yè)第一；2012-2020年：受下游需求萎縮影響，中國機(jī)床行業(yè)開始下行。由于產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重、缺乏核心技術(shù)，大量國營企業(yè)退出市場，市場轉(zhuǎn)由民營企業(yè)主導(dǎo)；2019年，沈陽機(jī)床破產(chǎn)重組；2020年以后：政策利好，工業(yè)母機(jī)行業(yè)景氣度圓暖，開始重視核心技術(shù)發(fā)展，自主開發(fā)浪潮將至。根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會，2023年我國金屬加工機(jī)床生產(chǎn)額為1935億元，同比增長1.1%。消費額為1816億元，同比下降6.2%。VDW201833202224%。圖19：我國金屬加工機(jī)床生產(chǎn)與消費額 圖20：我國機(jī)床消費中進(jìn)口依賴度2,5002,0001,5001,0005000

金屬加工機(jī)床生產(chǎn) 金屬加工機(jī)床消費2021 2022 2023

300002500020000150001000050000

消費 進(jìn)口 進(jìn)口依賴度（右軸）28%27%24%33% 33%28%27%24%2018 2019 2020 2021 2022

35%30%25%20%15%10%5%0%資料來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會、；單位：億元人民幣 資料來源：VDW、；單位：百萬歐元102009042011/2014103律。圖21：我國金屬加工機(jī)床產(chǎn)量 圖22：日本對華機(jī)床訂單金屬切削機(jī)床 金屬成形機(jī)床 日本機(jī)床訂單——中國 右軸）1009080706050403020100

45,00036,00027,00018,0009,0001989199119931989199119931995199719992001200320052007200920112013201520172019202120232010/12011/12012/12013/12014/12015/12016/12017/12018/12019/12020/12021/12022/12023/1

450%300%150%0%-150%資料來源：、；單位：萬臺 資料來源：日本機(jī)床工業(yè)協(xié)會；單位：百萬日元；截至2023.121-126.5%，較20231-110.2pct。目前國內(nèi)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量及日本對華機(jī)床訂單均圖23：中國制造業(yè)固定資產(chǎn)投資完成額累計同比 圖24：中國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量與日本對華機(jī)床訂單中國:固定資產(chǎn)投資完成額:制造業(yè):累計同比中國:固定資產(chǎn)投資完成額:制造業(yè):汽車制造業(yè):累計同比 中國固定資產(chǎn)投資完成額 中國固定資產(chǎn)投資完成額

500%400%

日本對華機(jī)床訂單中國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量軸)80%60%100500(50)

業(yè):累計同比

300%200%100%0%-100%

40%20%0%-20%-40%2010-062011-022010-062011-022011-102012-062013-022013-102014-062015-022015-102016-062017-022017-102018-062019-022019-102020-062021-022021-102022-062023-022023-10資料來源：、；單位：% 資料來源：、；截至2023.1220233.92021-2023成形機(jī)床出口金額提升較快，貿(mào)易順差逐步擴(kuò)大，在2023年達(dá)到12.9億美元。圖25：金屬切削機(jī)床進(jìn)出口 圖26：金屬成形機(jī)床進(jìn)出口806040200(20)(40)(60)(80)

金屬切削機(jī)床進(jìn)口 金屬切削機(jī)床-出金屬切削機(jī)床順差（右）3.9-25.9-12.22021 2022 20233.9-25.9-12.2

1050(5)(10)(15)(20)(25)(30)

2520151050(5)(10)(15)

金屬成形機(jī)床進(jìn)口 金屬成形機(jī)床出口金屬成形機(jī)床-順差（右軸）12.94.59.14.59.11210864202021 2022 2023資料來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會、；單位：億美元 資料來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會、；單位：億美元種加工機(jī)床、車床、加工中心、成形折彎機(jī)、金屬冷加工壓力機(jī)。圖27：2023年中國進(jìn)口機(jī)分布 圖28：2023年中國出口機(jī)分布車床,5.6,9%5.69%

其他,13.1,21%,7.7,13%

加工中心,19.9,33%特種加工機(jī)床,9.1,15%

24.331%力機(jī)5.37%成形折彎機(jī),6.3,8%

特種加工機(jī)床,22.9,29%車床,10.0,13%加工中心,9.0,12%資料來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會、；單位：億美元 資料來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會、；單位：億美元3、工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈：自主開發(fā)任務(wù)艱巨形狀的零件。因此，工件和刀具的機(jī)床內(nèi)部一對相互對抗的矛盾體。圖29：表面成形運動簡圖 圖30：數(shù)控機(jī)床的加工過程資料來源《數(shù)控機(jī)床》李雪梅主編 資料來源《數(shù)控技術(shù)》馬宏偉NumericalCntrl-NCGB8129-87計算機(jī)數(shù)控（CmuerNumericalCntrl-CNC）。變?yōu)閷I(yè)的制造商批量生產(chǎn)，形成了專門的產(chǎn)品——數(shù)控系統(tǒng)及其產(chǎn)業(yè)。圖31：數(shù)控系統(tǒng)的原理主軸驅(qū)動系統(tǒng)可編程接 序邏口 控制PLC伺服系統(tǒng) 備 位置測量 速度測量數(shù)控系統(tǒng)CNC機(jī)床電氣部分電氣硬件電路（電控柜）數(shù)據(jù)輸入裝置資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院從全球數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展來看，主要經(jīng)歷了五個時期：11952-197021970-1980CPU31980-1990)CPU第4階段集成化 (1990-2000)，使用模塊化多處理器實現(xiàn)復(fù)合多任務(wù)工；第5階段網(wǎng)絡(luò)化 (2000-2015)，使用開放體系結(jié)構(gòu)工業(yè)微機(jī)從而達(dá)到放式數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和智能化。表1：機(jī)床數(shù)控技術(shù)發(fā)展的不同階段特點第1階段：研究開發(fā)期(1952-1970)第2階段：推廣應(yīng)用期(1970-1980)第3階段：系統(tǒng)化(1980-1990)第4階段：集成化(1990-2000)第5階段：網(wǎng)絡(luò)化(2000-2015)典型應(yīng)用床機(jī)床柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)復(fù)合加工機(jī)床5軸聯(lián)動機(jī)床智能、可重組制造系統(tǒng)系統(tǒng)組成路專用CPU芯片多CPU處理器模塊化多處理器開放體系結(jié)構(gòu)工業(yè)微機(jī)工藝方法簡單加工工藝多種工藝方法完整的加工過程復(fù)合多任務(wù)加工高速、高效加工微納米加工數(shù)控功能NC2~3制全數(shù)字控制刀具自動交換多軸聯(lián)動控制人機(jī)界面友好化開放式數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和智能化驅(qū)動特點步進(jìn)電動機(jī)、伺服液壓馬達(dá)直流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)數(shù)字智能化直線電動機(jī)驅(qū)動化資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）表2：數(shù)控系統(tǒng)分類（高、中、低端）

數(shù)控系統(tǒng)一般分為高、中、低端三種類型：（普及型32CPU實現(xiàn)軸或3軸控制。系統(tǒng)分辨率大于1m，定位精度0.03mm。典型產(chǎn)品有廣州數(shù)控的GSK928系統(tǒng)、華中數(shù)控NC-8系列、西門子的808D系統(tǒng)等；圖形化界面和數(shù)據(jù)交換功能，實現(xiàn)三軸或四軸聯(lián)動。系統(tǒng)分辨率1m，定位精度0.0mm-0.005mm。典型產(chǎn)品有廣州數(shù)控0系列，華中數(shù)控NC-8系828D0i510000r/min統(tǒng)分辨率亞微米或納米級，定位精度0.01mm-0.001mm。典型產(chǎn)品有西門子840Dsl、發(fā)那科i、華中數(shù)控NC-8、沈陽機(jī)床i5等。低端數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)高端數(shù)控系統(tǒng)特點32P通常稱為全功能數(shù)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)主要的插補(bǔ)功能，具有豐富的圖形化界面和數(shù)據(jù)交換功能。多通道、全數(shù)字總線，豐富的插補(bǔ)及運動控制功能智能化的編程和遠(yuǎn)程維護(hù)診斷。電機(jī)類型步進(jìn)電機(jī)，開環(huán)控制伺服電機(jī)，半閉環(huán)或全閉環(huán)控制伺服電機(jī)，具備多通道控制能力，全閉環(huán)控制多軸聯(lián)動兩軸或三軸聯(lián)動三軸或四軸聯(lián)動五軸或五軸以上聯(lián)動系統(tǒng)分辨率大于1m1μm亞微米或納米級主軸轉(zhuǎn)速600/n1000/n1000/n快移速度8-0/n2440/n40/n以上定位精度0.3m0.3-.05m0.1-.01m開發(fā)程度不具備用戶可編程PLC功能支持用戶開發(fā)PLC功能完備的PLC控制功能應(yīng)用場景與價格較低的數(shù)控機(jī)床搭配心搭配的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品主要與多軸、多通道、高精、柔性、復(fù)合加工的高檔數(shù)控機(jī)床搭配使用典型產(chǎn)品廣州數(shù)控的GSK928系統(tǒng)華中數(shù)控HNC-808系列西門子的808D系統(tǒng)980HC-18828D發(fā)那科0i系統(tǒng)80I30ii5資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）、頭豹產(chǎn)業(yè)研究院20世紀(jì)50年代以來，全球數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)歷2個階段，實現(xiàn)從硬線控制到計算1952逐漸下降。4進(jìn)行升級迭代。圖32：全球與中國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展歷程??第三代數(shù)控系統(tǒng)1965年開始出現(xiàn)采用集成電路控制的加工中心，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入發(fā)展的第二階段(NC??第三代數(shù)控系統(tǒng)1965年開始出現(xiàn)采用集成電路控制的加工中心，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入發(fā)展的第二階段(NC計算機(jī)數(shù)控（第四代數(shù)控系統(tǒng)1970年小型計算機(jī)出現(xiàn)后用于數(shù)控系統(tǒng)，開始采用大規(guī)模集成電路及小型通用計算機(jī)作為控制單元，數(shù)控系統(tǒng)真正成為CNC系統(tǒng)） 1974年階段第五代數(shù)控系統(tǒng)微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床逐漸應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)制造，生產(chǎn)效率和質(zhì)量大幅度提高第六代數(shù)控系統(tǒng)1990年個人計算機(jī)廣泛應(yīng)用，美國首先出現(xiàn)基于PC系統(tǒng)第一代數(shù)控系統(tǒng)1952年世界第一臺由電子管原件實現(xiàn)三坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控機(jī)床誕生于美國，隨后全球數(shù)控機(jī)床技術(shù)迅速發(fā)展第二代數(shù)控系統(tǒng)1959年主要采用晶體管控制的加工中心廣泛應(yīng)用硬線數(shù)控階段中國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷4個階段，目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用多集中在低端市場，高端市場有待發(fā)展，主要原因是由于數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)壁壘高，同時需要大量實際應(yīng)用進(jìn)行升級迭代中國部分科研院校和機(jī)床廠開始進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)，但由于加工工藝?yán)斫廨^淺以及電子元件技術(shù)水平低，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展緩慢緩慢發(fā)展期1958年-1979年中國部分科研院校和機(jī)床廠開始進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)，但由于加工工藝?yán)斫廨^淺以及電子元件技術(shù)水平低，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展緩慢緩慢發(fā)展期中國加快引進(jìn)海外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)并進(jìn)行國產(chǎn)化，發(fā)那科、國產(chǎn)化進(jìn)程受限加速引進(jìn)期1980年-中國加快引進(jìn)海外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)并進(jìn)行國產(chǎn)化，發(fā)那科、國產(chǎn)化進(jìn)程受限加速引進(jìn)期中國積極調(diào)整戰(zhàn)略，增強(qiáng)進(jìn)口系統(tǒng)審批流程，重點投資數(shù)控系統(tǒng)等制造環(huán)節(jié)，頭部企業(yè)通過學(xué)習(xí)并結(jié)合本土情況，逐步在中低端數(shù)控系統(tǒng)市場占據(jù)一席之地模仿學(xué)習(xí)期CNC中國積極調(diào)整戰(zhàn)略，增強(qiáng)進(jìn)口系統(tǒng)審批流程，重點投資數(shù)控系統(tǒng)等制造環(huán)節(jié)，頭部企業(yè)通過學(xué)習(xí)并結(jié)合本土情況，逐步在中低端數(shù)控系統(tǒng)市場占據(jù)一席之地模仿學(xué)習(xí)期CNC中國進(jìn)一步擴(kuò)大市場，逐步實現(xiàn)向高端數(shù)控系統(tǒng)市場的突破，但目前進(jìn)程仍受限模仿學(xué)習(xí)期2006年-2022年中國進(jìn)一步擴(kuò)大市場，逐步實現(xiàn)向高端數(shù)控系統(tǒng)市場的突破，但目前進(jìn)程仍受限模仿學(xué)習(xí)期資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)包括：譯碼及刀具補(bǔ)償：關(guān)參數(shù)、速度信息、刀具信息以及輔助信息；而刀具補(bǔ)償已成為SO中定義的極大減少計算工作量及編程工作，提高加工效率；插補(bǔ)方法：數(shù)控編程時將零件上要加工的平面、凸臺、型腔及曲面等規(guī)劃成圖33：刀具路徑的分解資料來源：郎言書《智能化數(shù)控系統(tǒng)軌跡規(guī)劃方法的研究與應(yīng)用》表3：數(shù)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

速度前瞻：速度前瞻處理功能預(yù)先獲得待加工零件輪廓上的速度突變點，使有效抑制機(jī)床在突變點產(chǎn)生振動；坐標(biāo)變換負(fù)責(zé)將編程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成機(jī)床的物理坐標(biāo)系關(guān)鍵技術(shù)含義譯碼及刀具補(bǔ)償譯碼處理刀具補(bǔ)償插補(bǔ)方法速度前瞻加減速處理為了保障刀具沿軌跡運動，除了起點和終點，轉(zhuǎn)接點處的速度及加速度也需要頻繁變化。速度前瞻曲面加工精優(yōu)曲面控制技術(shù)采用優(yōu)化的“預(yù)讀”功能，確保良好的加工表面質(zhì)量，并可進(jìn)一步提高加工速度。坐標(biāo)變換及誤差補(bǔ)償坐標(biāo)變換誤差補(bǔ)償,資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）2017較高的用戶粘性。目前中國數(shù)控系統(tǒng)市場中：梯隊代表為德國海德漢、日本三菱、德國馬扎克；（（術(shù)較強(qiáng)）、凱恩帝（以車床數(shù)控系統(tǒng)為主，產(chǎn)品性能較好，銷售能力較弱）。圖34：中國數(shù)控系統(tǒng)廠商市場競爭格局日本發(fā)那科 德國西門子

第一梯隊：市場份額占據(jù)絕對優(yōu)勢高端市場外資企業(yè)為主

德國海德漢 日本三菱

第二梯隊克 中端市場外資企業(yè)與國產(chǎn)廠商競爭激烈

控 控

低端市場國產(chǎn)廠商為主

廣州數(shù)控 蘇州新代蘇州新代 凱恩帝

以車床數(shù)控系統(tǒng)為主，中低端市占率第一，商務(wù)性強(qiáng)以車銑復(fù)合數(shù)控系統(tǒng)為主，銷售模式具有優(yōu)勢，技術(shù)較強(qiáng)以車床數(shù)控系統(tǒng)為主，產(chǎn)品性能較好，銷售能力較弱資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院2022年，中國數(shù)控系統(tǒng)市占率前三均為外資企業(yè)，分別為發(fā)那科、三菱、西門子，銷售額市占率分別為37%、17%、12%，合計占比66%。15%135.2圖35：2022年中國數(shù)控系競爭格局（銷售額） 圖36：全國數(shù)控系統(tǒng)市場規(guī)模沈陽高精,1%沈陽機(jī)床,1%華中數(shù)控,2%蘇州新代,7%廣州數(shù)控,12%

11%

發(fā)那科,37%

1801601401201008060

數(shù)控系統(tǒng)市場規(guī)模（億元）西門子,12%

三菱,17%

402002018 2019 2020 2021 2022 2023E2024E資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院 資料來源：頭豹產(chǎn)業(yè)研究院刀具或工件控機(jī)床的主軸部件包括主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動件和密封件等。主軸的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：齒輪/帶傳動。聯(lián)軸器傳動。為了解決間接傳動的轉(zhuǎn)速瓶頸，機(jī)床設(shè)計人員開始研究將電機(jī)帶和齒輪等中間傳動帶來的問題，但又為刀具夾緊機(jī)構(gòu)的配置帶來新的問題。電主軸。電主軸的出現(xiàn)，從根本上解決了主軸直接驅(qū)動的問題。電主軸是將主軸，它有足夠的空間容納刀具夾緊機(jī)構(gòu)或送料機(jī)構(gòu)。圖37：數(shù)控機(jī)床主軸的傳動類型 圖38：電主軸剖面圖資料來源：數(shù)控技術(shù)（劉偉主編） 資料來源：李毅《電主軸水冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究》從不同領(lǐng)域?qū)C(jī)床主軸的要求來看，主軸的選擇與機(jī)床類型、加工工藝、刀具工件材料和加工精度都有密切的關(guān)系。應(yīng)用領(lǐng)域加工材料應(yīng)用領(lǐng)域加工材料速度功率扭矩精度汽車工業(yè)鑄鋁中等高中等中等鑄鐵低中等高中等航空航天工業(yè)鋁合金高非常高低高鈦合金非常低低非常高高碳纖維復(fù)合非常高低低中等模具工業(yè)鋼高低中等非常高鋁合金非常高中等低非常高通用機(jī)械工業(yè)各種材料中等中等中等中等電子工業(yè)(PCB)纖維復(fù)合板非常高中等中等高資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）加工中心和復(fù)合加工機(jī)床的首選方案。表5：不同主軸的性能評價傳動類型扭矩速度精度維修成本剛度噪音更換熱性能齒輪優(yōu)差良良中良差中良皮帶良中中良良良中中良聯(lián)軸節(jié)中良良良良良良中良電主軸中優(yōu)優(yōu)中良中優(yōu)優(yōu)中資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）家系統(tǒng)，將這些數(shù)據(jù)綜合后用簡明的方式向用戶報告。圖39：智能電主軸資料來源：李小虎《智能化電主軸關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)開發(fā)》滾動軸承和靜壓滑動軸承。和主軸間隙間形成壓力油膜，油膜上下存在壓差從而承受載荷。液體靜壓軸承的特點：主軸在轉(zhuǎn)動前會先被浮起，軸承不會與主軸接觸，因此摩擦力損耗較小；所適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍廣，在靜止和相對運動狀態(tài)下都具有承載能力；壓力油膜的支承剛度大，具有較好的吸振性；使用壽命長，精度保持性好；對軸承的材料要求不高。圖40：滾動軸承與滑動軸承（性能） 圖41：液體靜壓軸承工作原理圖資料來源：舍弗勒 資料來源：田洪雨《內(nèi)圓磨床液體靜壓軸承的承載性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化》的設(shè)計優(yōu)化對機(jī)床主軸的性能和壽命有很大影響。表6：不同軸承系統(tǒng)的性能比較性能參數(shù)滾動軸承動壓軸承靜壓軸承空氣軸承磁浮軸承.dm值較高中等中等非常高非常高長壽命較長較長幾乎無限幾乎無限幾乎無限高精度高高非常高非常高非常高高阻尼較低較大較大中等較大高剛度較高較高很高中等較高潤滑技術(shù)簡單中等復(fù)雜中等復(fù)雜低摩擦中等較大較大很小很小低價格較低可接受可接受可接受昂貴資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）（滑座、立柱等）移動到預(yù)定位置，主要由以下部分組成：軸的位移，發(fā)出位置控制指令。伺服驅(qū)動。將位置指令的電信號通過速度控制、電流控制和功率放大后，借動機(jī)。速度反饋和電流反饋回路用以保證系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。機(jī)械傳動。伺服電動機(jī)的回轉(zhuǎn)運動通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成直線運動，驅(qū)動式可簡化機(jī)械傳動。并將誤差反饋給位置控制環(huán)，加以補(bǔ)償。4給驅(qū)動系統(tǒng)動力特性的影響下獲得真實的位移，并將其反饋給位置信號的輸入端，形成一個閉環(huán)回路。圖42：進(jìn)給驅(qū)動的組成資料來源：張曙《直線進(jìn)給驅(qū)動及其技術(shù)熱點》機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動的任務(wù)是完成刀具和工件之間的復(fù)雜空間運動。按照運動的形式，可以分為直線進(jìn)給驅(qū)動和回轉(zhuǎn)進(jìn)給驅(qū)動兩大類。按照驅(qū)動動力和執(zhí)行部件之間是否有中間機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，可分為間接驅(qū)動和直接驅(qū)動。實現(xiàn)間接直線驅(qū)動的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)有絲杠螺母、齒輪齒條和蝸桿齒條；能完成直接直線驅(qū)動的有直線電動機(jī)和電液伺服作動器；實現(xiàn)間接回轉(zhuǎn)驅(qū)動的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)有蝸輪蝸桿、滾柱凸輪傳動；能完成直接回轉(zhuǎn)驅(qū)動的有力矩電動機(jī)、伺服作動器和混合驅(qū)動裝置等。圖43：進(jìn)給系統(tǒng)的分類進(jìn)給驅(qū)動直線進(jìn)給回轉(zhuǎn)進(jìn)給進(jìn)給驅(qū)動直線進(jìn)給回轉(zhuǎn)進(jìn)給間接驅(qū)動直接驅(qū)動間接驅(qū)動直接驅(qū)動絲杠螺母齒輪齒條蝸桿齒條直線電動機(jī)伺服作動器蝸輪蝸桿滾柱凸輪力矩電動機(jī)伺服作動器混合驅(qū)動資料來源：機(jī)床產(chǎn)品創(chuàng)新與設(shè)計（張曙等編）滾珠絲杠：5m10m以上行程的個別案例。機(jī)床上所采用的滾珠絲杠的直徑和導(dǎo)程多在12mm~160mm5mm~40mmNSKC5，磨床、電火花加工機(jī)械、線切C3。圖44：不同用途區(qū)分的滾珠絲杠精度等級表資料來源：NSK大零部件構(gòu)成。按照滾珠循環(huán)方式，可分為內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩大類型：內(nèi)循環(huán)在相鄰的導(dǎo)程間通過馬蹄狀導(dǎo)流器循環(huán)，適合小導(dǎo)程；外循環(huán)又分為端部導(dǎo)流式、管循環(huán)式、端蓋式。其中端部導(dǎo)流式在螺母端部沿絲杠螺紋槽切線方向平滑地將滾珠掬起，并通過設(shè)在螺母內(nèi)部的貫通孔循表7：滾珠絲杠分類與特點絲杠分類構(gòu)造優(yōu)點缺點圖例內(nèi)循環(huán)在相鄰的間距（導(dǎo)程）間，通過馬蹄狀導(dǎo)流器改變滾珠的行進(jìn)方向，返回絲杠軸的原先位置導(dǎo)流器加工困難，裝配調(diào)整過程復(fù)雜外循環(huán)端部導(dǎo)流式在螺母端部沿絲杠螺紋槽切線方向平滑地將滾珠掬起，并通過設(shè)在螺母內(nèi)部貫通孔循環(huán)螺母外徑小，可進(jìn)行緊湊設(shè)計噪音較小管路轉(zhuǎn)彎處易磨損管循環(huán)式滾珠從絲杠軸的末端進(jìn)入循環(huán)管，再重新返回初始點，實現(xiàn)往復(fù)循環(huán)結(jié)構(gòu)相對簡單，規(guī)格應(yīng)用范圍廣循環(huán)回路長，流暢性差端蓋式滾珠從端蓋部導(dǎo)入，通過絲母上的貫通孔返回起始位置適合大導(dǎo)程應(yīng)用滾珠循環(huán)部的構(gòu)造復(fù)雜，缺乏通用性資料來源：NSK、13.117.516.825.620%左右。NSK、THK、SKFCR570%的市場份額。圖45：2015-2022年全球滾絲杠市場規(guī)模 圖46：2015-2022年中國滾絲杠市場規(guī)模市場規(guī)模（億美元） 同比（%）（右軸） 市場規(guī)模（億元） 同比（%）（右軸）20 81510 650 420152016201720182019202020212022E

30 1825 1620 1412151010 85 60 420152016201720182019202020212022E資料來源：秦川機(jī)床公告預(yù)測、 資料來源：秦川機(jī)床公告預(yù)測、THK、NSK（中國大陸品牌（漢江、南工藝）占據(jù)。圖47：2021年國內(nèi)滾珠絲高端市場 圖48：2021年國內(nèi)滾珠絲中端市場德國：力士樂、日本：THKNSK 中國大陸：漢江、南工中國臺灣地區(qū)：上銀、泰

德國：力士樂、日本：THKNSK 中國大陸：漢江、南工中國臺灣地區(qū)：上銀、泰10%10%90%10%10%90%30%30%40%資料來源：金屬加工微信公眾號；銷售額口徑 資料來源：金屬加工微信公眾號；銷售額口徑直線電機(jī)：直接進(jìn)給驅(qū)動是依靠直線電動機(jī)初級和次級間的磁力移動工作臺，中間沒有機(jī)械傳動元件，導(dǎo)軌一般與滾珠絲杠驅(qū)動裝置一樣。由于沒有絲杠、螺母、聯(lián)軸節(jié)、電機(jī)軸和軸承的柔度，切削載荷和運動質(zhì)量直接作用在直線電動機(jī)上。幾乎為零，能達(dá)到比滾珠絲杠更高的精度和可靠性。15～206～85～10kN，0.8～2kN（圖49：直線電動機(jī)原理 圖50：直線電動機(jī)資料來源：科爾摩根 資料來源：科爾摩根據(jù)TransarencyarketResearch數(shù)據(jù)，2年全球直線電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模1820313160%以上的市場份額由中國大陸以外的品牌壟斷，這些智贏、泰科貝爾等。圖51：全球直線電機(jī)行業(yè)市場 圖52：全球直線電機(jī)行業(yè)市場格局市場規(guī)模（億美元）666%3025201510502022 2031資料來源：TransparencyMarketResearch 資料來源：transparencymarketresearch優(yōu)于滾珠絲杠螺母系統(tǒng)。持其加速能力，因為運動慣性經(jīng)過減速比才反映到回轉(zhuǎn)電動機(jī)上。圖53：直接驅(qū)動與間接驅(qū)動的加速能力 圖54：直接驅(qū)動與間接驅(qū)動的成本比較 資料來源：張曙《直線進(jìn)給驅(qū)動及其技術(shù)熱點》 資料來源：張曙《直線進(jìn)給驅(qū)動及其技術(shù)熱點》表8：直線電機(jī)直驅(qū)方式與傳統(tǒng)驅(qū)動方式性能比較性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠方式直線電機(jī)直驅(qū)方式/n)90~12060~200最大加速度(g)1.52~10精度(μ/00)50.5μm)30.1μm)90~18070~270μm)90~120160~210平穩(wěn)性(%速度)101)10010~20工作壽命(h)6000~1000050000行程受絲桿限制不受限制工作死區(qū)存在反向工作死區(qū)，螺距誤差傳遞無反向間隙，無誤差傳遞頻率響應(yīng)特性附件慣性大，響應(yīng)慢附件慣性小，較高的頻率影響特性其他摩擦磨損引起精度漸變、彈性形變引起爬行等無上述現(xiàn)象資料來源：唐傳勝《永磁同步直線電機(jī)控制方法研究》X、Y、ZA、B、C軸的圓周進(jìn)給。455AC聯(lián)動、ABBC分度工作臺、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺以及直驅(qū)回轉(zhuǎn)工作臺。間接驅(qū)動間接驅(qū)動包括蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)臺、凸輪滾子轉(zhuǎn)臺以及諧波轉(zhuǎn)臺。100mm500mm左右。滾柱驅(qū)動（RollerDrive）是一種新型的無間隙傳動機(jī)構(gòu)，可用于構(gòu)建新型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。滾柱驅(qū)動的工作臺的靜態(tài)和動態(tài)性能皆明顯高于傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿驅(qū)動的工作臺。圖55：蝸輪蝸桿傳動的工作臺 圖56：滾柱傳動機(jī)構(gòu)的原理 資料來源：張曙《回轉(zhuǎn)工作臺和圓周進(jìn)給》 資料來源：張曙《回轉(zhuǎn)工作臺和圓周進(jìn)給》采購及維護(hù)成本較高。3C圖57：四軸轉(zhuǎn)臺 圖58：五軸轉(zhuǎn)臺 資料來源：開璇智能官網(wǎng) 資料來源：開璇智能官網(wǎng)直接驅(qū)動機(jī)的轉(zhuǎn)子與工作臺主軸直接連接在一起，中間沒有任何機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。（臺長。圖59：直接驅(qū)動工作臺和力矩電動機(jī)資料來源：張曙《回轉(zhuǎn)工作臺和圓周進(jìn)給》大陸及中國臺灣地區(qū)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的中低檔數(shù)控轉(zhuǎn)臺占據(jù)了我國大部分的轉(zhuǎn)臺NIKKEN（日研PeiselerHASS外數(shù)控轉(zhuǎn)臺存在一定差距。2021年中國數(shù)控轉(zhuǎn)臺市場銷售收入達(dá)到了5.43億美元，據(jù)QYResearch預(yù)計，2028年可以達(dá)到11.17億美元。從產(chǎn)品類型及技術(shù)方面來看，單軸占有重要地位，2021年份額達(dá)到89.43%，銷量達(dá)到58678臺，而雙軸由于價格較貴，從2021年銷量上來看僅為單軸的1/969351/31.44202810428013671臺。從產(chǎn)品市場應(yīng)用情況來看，與立式數(shù)控機(jī)床配套使用的數(shù)控轉(zhuǎn)臺最多，接近60202138816193307467CAGR9.69%。目Top550%。圖60：中國數(shù)控轉(zhuǎn)臺市場規(guī)模 圖61：中國數(shù)控轉(zhuǎn)臺市場（單軸與雙軸（2021）120010008006004002000

市場規(guī)模 增長率（右軸）

20%15%10%5%0%5%-10%-15%

700006000050000400003000020000100000

銷量(臺) 銷售額(百萬美元)(右軸)單軸 雙軸

450400350300250200150100500資料來源：QYResearch預(yù)測、；單位：百萬美元 資料來源：QYResearch、表9：常用位置檢測裝置分類

數(shù)控機(jī)床檢測元件的作用是檢測位移和速度，發(fā)送反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)控制。位置檢測裝置的分類按照不同的分類標(biāo)志，可以分為不同的類型。式，可分為回轉(zhuǎn)型和直線型檢測裝置。分類數(shù)字式模擬式增量式絕對式增量式絕對式回轉(zhuǎn)型增量式脈沖編碼器圓光柵尺絕對式編碼器旋轉(zhuǎn)變壓器圓磁尺圓盤感應(yīng)同步器多極旋轉(zhuǎn)變壓器三速圓感應(yīng)同步器直線型計量光柵尺激光干涉儀多通道透射光柵尺編碼尺直線感應(yīng)同步器磁尺三速感應(yīng)同步器絕對值式磁尺資料來源：《數(shù)控技術(shù)》馬宏偉主編電動機(jī)同軸連接，屬間接式測量元件。照編碼方式可分為絕對式編碼和增量式編碼兩種。在數(shù)控機(jī)床上，大多采用光電式增量脈沖編碼器。圖62：光電編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖資料來源：《數(shù)控技術(shù)》馬宏偉主編表10：編碼器在機(jī)床各部件中的應(yīng)用

發(fā)生器，分度頭編碼器（角度編碼器），刀架編碼器，伺服進(jìn)給編碼器。分類安裝位置安裝要求主軸編碼器主軸和回轉(zhuǎn)精度要求。手動脈沖發(fā)生器手動脈沖發(fā)生器手動脈沖發(fā)生器用于工件加工的原點修正，手動脈沖發(fā)生器要求手感舒適、準(zhǔn)確性好、耐磨性好、抗震能力強(qiáng)。分度頭編碼器分度盤和高精度的角度編碼器，刀架用編碼器刀架刀架可自動更換刀具，工作環(huán)境惡劣，要求故障率小，但對編碼器分辨率要求較低。伺服進(jìn)給編碼器伺服系統(tǒng)目前伺服進(jìn)給編碼器主要分三類，分別是增量式、增量總線式、絕對式。資料來源：王忠杰《光柵編碼器在機(jī)床行業(yè)中的應(yīng)用》MMR202225.2202949.6CAGR10.1%。圖63：全球編碼器市場規(guī)模 圖64：全球編碼器市場（直線型與旋轉(zhuǎn)型）市場規(guī)模（億美金）CCR101%504030201002022 2029資料來源：MMR 資料來源：MMR括霍尼韋爾國際公司、羅克韋爾自動化公司、海德漢公司等。4.0在該國的不斷發(fā)展，多年來對編碼器的需求不斷增加。圖65：全球編碼器市場規(guī)模（按檢測方式） 圖66：全球編碼器市場規(guī)模（按地域） 資料來源：MMR 資料來源：MMR3.4.2、光柵尺CNC加工中心位置環(huán)的控制。80%的份額。預(yù)計未來幾年，絕對式光柵尺將保持更快的增長速度。圖67：光柵尺測量系統(tǒng)組成原理資料來源：《數(shù)控技術(shù)》馬宏偉主編DIADURMETALLURSUPRADUR光柵、OPTODUR光柵、MAGNODUR光柵等，度可達(dá)到微米級或亞微米級。圖68：封閉式直線光柵尺結(jié)構(gòu)示意圖 圖69：相位光柵的刻線高度約為0.25μm資料來源：海德漢官網(wǎng) 資料來源：海德漢官網(wǎng)成像掃描原理狀結(jié)構(gòu)將光強(qiáng)調(diào)制為近正弦輸出信號。干涉掃描原理01+1和1圖70：成像掃描原理 圖71：干涉掃描原理 資料來源：海德漢官網(wǎng) 資料來源：海德漢官網(wǎng)條帶有絕對位置編碼的碼道，讀數(shù)頭通過讀取當(dāng)前位置的編碼可以得到絕對位置。絕對式光柵尺的優(yōu)點是開電后直接得到當(dāng)前位置信息，無需“歸零”操作，簡化控制系統(tǒng)設(shè)計。數(shù)控機(jī)床上。圖72：增量式光柵尺 圖73：絕對式光柵尺資料來源：胡國良《絕對式光柵傳感器關(guān)鍵技術(shù)的研究》 資料來源：胡國良《絕對式光柵傳感器關(guān)鍵技術(shù)的研究》根據(jù)GloalnfoResearch010.3億元，202719.7（CAGR）9.720206.1820267.1620262.5%。圖74：中國光柵尺市場 圖75：全球光柵尺市場中國市場 全球市場CRCR97%CR25%20 7.215 6.810 6.45 6.002020

2027

5.6

2020 2026資料來源：GoblInfoeerh預(yù)測；單位：億元 資料來源：GoblInfoeerh預(yù)測；單位：億美元光柵尺常用于數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)伺系統(tǒng)中。在機(jī)床中用于檢測刀具和工件的坐標(biāo)67%的份額（2021），預(yù)計接下來幾年該領(lǐng)域依然是最大的下游市場，尤其是其中的高端類型。Heidenhainittyo90%的市場份額。國內(nèi)本土廠商主要是長春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限責(zé)（長春禹衡光學(xué)（信和的角色。圖76：中國光柵尺下游應(yīng)用領(lǐng)域（2021） 圖77：中國光柵尺銷量中國地區(qū)銷量（千臺） 增長率（右軸）其他領(lǐng)域33%數(shù)控機(jī)床其他領(lǐng)域33%數(shù)控機(jī)床67%200150100500資料來源：GoalInfoeerh 資料來源：GoalInfoeerh

25%20%15%10%5%0%5%-10%-15%4、投資建議2025202372023112027123115%抵減企業(yè)應(yīng)納增值稅稅額。3端定制等特征的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)。截至2022年底，國內(nèi)高端機(jī)床國產(chǎn)化率不足10%，進(jìn)口替代空間巨大，但國內(nèi)開展高端機(jī)床業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量及產(chǎn)銷量仍與發(fā)達(dá)國家相差較大，而且高檔數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件仍以進(jìn)口為主。隨著《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動方案》出臺，有望釋放國內(nèi)機(jī)床設(shè)備更新需求，推動高端數(shù)控機(jī)床自主開發(fā)，加速關(guān)鍵工序數(shù)控化率提升。投資方面：（床、海天精工（數(shù)控龍門加工中心、紐威數(shù)控（立加、臥加產(chǎn)品線豐富、宇環(huán)數(shù)控（數(shù)控研磨拋光；零部件層面：中數(shù)控；（絲杠（、綠的諧波（轉(zhuǎn)臺；、科德數(shù)控（含車銑（含車銑KD的部件加工需求。202223045.5717720223.1524.39%，實現(xiàn)歸母0.6017.04%。20234.52比+43.37%，實現(xiàn)歸母凈利潤1.02億元，同比+68.92%。風(fēng)險提示：五軸聯(lián)動機(jī)床高端細(xì)分領(lǐng)域自主開發(fā)進(jìn)展不及預(yù)期的風(fēng)險，競爭加劇的風(fēng)險。圖78：海天精工發(fā)展歷程

、海天精工501900是國家重大技術(shù)裝備企業(yè)，國家高新技術(shù)企業(yè)，省級高新技術(shù)研發(fā)中心。200220052009201220152017200220052009201220152017寧波海天精工機(jī)械有限公司成立

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