市場觀察：數控刀具市場概況
2023-3-17 來源：機床協會 作者：-
我國機床工具產業作為裝備制造業的重要支撐產業，是為國民經濟各領域提供工作母機的基礎產業，是國家綜合實力和國家強盛的重要標志之一，具有基礎性和戰略性地位。機床工具行業為航空航天、國防軍工、燃氣輪機、能源裝備、船舶、現代交通、農業機械、醫療器械、石油化工、特大型超重設備等重點行業、重點領域、重點工程提供基礎技術裝備，其中包括以高速、精密、復合、智能為特征的高檔數控機床和具有高效率、高精度、高可靠性和專用化的“三高一專”數控刀具。
切削技術和刀具是裝備制造業的基礎工藝和裝備，涵蓋了機械加工的各個領域乃至各行各業。沒有數控刀具，數控機床既不能發揮高效能，也不能制造出優質的機加工產品。切削技術和數控刀具的水平，直接關系著數控機床的效率高低、質量好壞和裝備制造業的整體水平。因此，工具行業承擔著提高我國切削加工技術進步和裝備制造業水平的重任。
一個機械零部件的完整切削加工過程，是不同切削工藝組合，以多種的數控刀具為載體，與被加工工件作用，從而實現將工件毛坯加工成所需結構的完整過程。這個過程需要包括刀柄、刀體、切削耗材等一整套核心工具體系的協同配合才能完成，每類工具都扮演著舉足輕重的作用。
從整體上來看，對于上述工具體系，我國的設計制造水平發展不平衡、不充分問題較為突出，整體與西方發達國家還存在著較大差距。從局部觀察，我國數控刀具產業經過多年發展，已經逐步在刀片等切削耗材領域涌現出包括株洲鉆石、廈門金鷺、歐科億、華銳精密等在內的一批優秀企業，其技術能力已開始逐漸接近國際水準。而在高端刀柄、刀體領域，則明顯落后，這在較大程度上制約了我國機械加工領域的整體技術水平。切削耗材對工件加工的成本、效率和精度起到較為重要的影響，而刀柄、刀體則直接決定了加工工藝能否作用于被加工工件，是影響加工效率和精度、導致機械加工領域“卡脖子”問題的癥結所在。在這一細分領域的落后，直接導致我國在包括航空發動機、燃氣輪機、精密齒輪等尖端裝備制造加工板塊嚴重依賴國外刀具產品。
促進我國各類數控刀具企業之間的平衡發展，在高端刀體、刀柄領域培育一批擁有一定國際競爭力的優勢企業，將是實現我國機械加工產業高級化和產業鏈現代化的必要舉措，也是打破我國尖端裝備加工嚴重依賴西方加工工具這一尷尬局面，維護國家經濟、產業安全的必要手段。
一、數控刀具市場概況
1. 數控刀具產品的分類
從整個數控刀具的宏觀維度來進行分類，大致可分為刀柄、刀體、切削耗材，每一類工具的具體功能如下：
（1）刀柄：俗稱工具系統，是一端與機床主軸直聯接，另一端與刀體或整體式刀具聯接，將機床主軸的回轉精度、轉動扭矩傳遞給被加工工件的裝置。刀柄設計制造的優劣直接決定了數控機床的加工性能能否有效、精準、穩定、持久地向被加工工件傳遞。
（2）刀體：刀體是一端與刀柄聯接，另一端承載切削耗材，用于實現不同切削工藝的裝置。通過不同的刀體結構設計，才能實現車、銑、鏜、鉆、磨等不同種類的加工工藝。刀體的結構設計和制造水平，一是直接決定了能否將特定加工工藝通過切削耗材作用于被加工工件的某個位置，即該工件能否被順利制造；二是直接決定了在某一工件上完成某種加工工藝所需的有效功率，即決定了加工效率；三是在較大程度上決定了加工精度和精度維持能力，即該工件的精密程度。
由于不同的被加工工件，因其形狀、結構、材質、復雜程度各不相同，在不同工件的不同加工位置上實現同一種類的加工工藝所需的刀體結構存在較大差異；同時，完成一個工件的加工，往往需要不同種類加工工藝的相互配合，進而需要設計不同結構的刀體，以滿足加工需求；隨著被加工工件種類的增加，所需要設計的刀體結構數量將呈現幾何增長。所以，對刀體結構持續不斷地優化迭代，從而在保證加工精度的同時，實現更高的加工效率，是數控刀具行業的關鍵和難點之一。
（3）切削耗材：直接與被加工工件發生相互作用的部分，主要包括不同類型的數控刀片、整體式合金刀具。通常，數控刀片以不同的壓緊方式安裝在刀體上；而整體式刀具根據被加工工件所需要的加工工藝不同，既可以安裝在刀體上，也可直接與刀柄聯接。按照材質不同對切削耗材進行分類，可以大致分為高速鋼、硬質合金、陶瓷、超硬材料等產品。
2. 數控刀具行業發展現狀
（1）全球數控刀具行業領軍企業
國際主要高端刀具品牌生產廠家以瑞典山特維克SANDVIK、德國瓦爾特WALTHER、瑞典三高SECO、美國肯納KENNAMETAL、德國MAPAL、以色列伊斯卡ISCAR、日本三菱MITSUBISHI MATERIALS、韓國特固克TAEGUTEC、日本京瓷KYOCERA等國際巨頭為代表，具有專業技術優勢和細分市場等優勢，在刀具材料、設計和制造工藝方面均已領先全球。用戶涉及汽車、航空工業、采礦建筑行業、化工、石油和燃氣、動力、紙漿紙張、居家用品、電子、醫學技術，以及醫療行業的各個應用領域。全球跨國工具集團在全球范圍內的發展格局呈現出“高起點、大投入、規模化、國際化”的特點，占有現代高效刀具約三分之二的市場份額。
（2）我國工具行業的排頭兵企業
我國工具行業的領軍企業主要以株洲鉆石切削刀具股份有限公司、廈門金鷺特種合金有限公司、森泰（英格）成都數控刀具有限公司、株洲歐科億數控精密刀具股份有限公司、上海工具廠有限公司、株洲華銳精密工具股份有限公司、北京沃爾德金剛石工具股份有限公司、恒鋒工具股份有限公司、成都成量工具集團有限公司等國有、民營企業為代表。
經過多年發展，我國數控刀具行業在各個細分領域涌現出一大批優秀的龍頭企業。企業通過科技攻關、科研開發、技術改造，在刀具材料、設計、制造、涂層、鈍化等各個方面，打破了國外壟斷，解決了“卡脖子”問題，突破了技術瓶頸，解決了行業難題。許多刀具產品整體技術水平已經達到國際同類產品的先進水平，其中部分關鍵核心技術已經達到國際領先水平。
3. 企業梯隊
全球刀具行業大致可以分為三大梯隊：
（1）第一梯隊：具備深厚的技術積淀和較多關鍵核心刀柄、刀體產品的設計制造能力，擁有豐富的產品線，這類企業往往擁有較為深入的機加工藝設計能力，能夠對下游機加客戶的生產工藝進行解構、設計、優化，并且自主制造出承載整套工藝的標準和非標刀具組合，幫助客戶順利實現產品加工過程，同時更加高效地完成加工任務，為其提供綜合加工解決方案。該梯隊主要以歐美刀具企業為主，但這些歐美企業提供的解決方案或產品價格普遍較為昂貴、交貨期較長。
（2）第二梯隊：主要提供高精度中高端標準化刀具，包含刀柄、刀體中較為通用的型號，以及切削耗材，一般直接銷售刀具產品，對客戶生產工藝的理解相對較為薄弱。該梯隊主要以日韓刀具企業為主，國內有部分企業也處于該梯隊。同時國內還涌現出一批在單一產品性能上已達到或超過國際先進水平的優秀企業，其產品通用性高、穩定性較好、性價比較高。
（3）第三梯隊：主要以生產精度較低的傳統切削刀具，且能提供的產品種類有限。該梯隊從業者眾多，產品技術水平較低，已難以滿足現代高端制作業日益提升的精加工需求。
4. 市場情況
（1）市場規模與增長方面。根據相關統計數據，2021年，全球數控刀具市場約380億美元①；同年，我國市場規模約為477億元人民幣②，2016-2021年年均復合增長率約8.18%③。在細分領域中，估計2021年我國刀柄、刀體市場規模為70億元人民幣左右。其中，以進口刀具為代表的高端產品占比30%左右。未來，隨著國產刀具高端化進程加速，高端刀具占比還將逐步上升。刀柄、刀體增長幅度與數控刀具整體增長幅度大致相當，預計到2025年，按照每年8%的增長率計算，該市場空間將達到約95億元。
（2）市場集中度方面。總體上看，全球數控刀具市場集中度相對較高，山特維克、伊斯卡、肯納金屬等刀具巨頭占據了一半以上的市場份額；而國內市場集中度較低，據統計，2019年國內數控刀具行業前十大企業市場占有率合計僅21%④。雖然國內刀具市場集中度較低，但在高端、中低端市場卻呈現截然不同的景象，國內高端刀具市場集中度較高，幾乎由歐美、日韓刀具企業和少數國內企業主導，而中低端市場非常分散，國內眾多刀具企業激烈競爭。細分領域方面，國內刀柄、刀體市場也呈現出與數控刀具整體市場較為類似的情況，但市場分散程度相對更大，在刀柄刀體這一領域，收入過億的企業已經屬于細分行業龍頭。
（3）平均價格差異方面。由于產品技術水平不同，國內外數控刀具在國內市場的平均銷售價格存在較大差異。從細分領域來看，進口刀片平均售價約為國產同類產品平均售價的4倍左右，而刀體、刀柄平均價差還要更高。從價差程度的不同，一方面說明了我國數控刀具行業在細分領域發展不平衡、不充分的問題，另一方面，也反映出刀體、刀柄在我國數控刀具產業鏈中的重要程度。
二 、未來發展趨勢
國內數控刀具不僅要提升核心產品設計制造能力和整體解決方案提供能力，更要實事求是地把握產業發展趨勢，沿著正確的方向，強化這兩方面的能力。從目前的市場競爭格局來看，數控刀具行業體現出如下幾大發展趨勢：
（1）產品和制造方面，對內生產智能化，對外產品服務智能化。近年來，以產業互聯網、物聯網、大數據、云計算、AI技術等為代表的新一代信息、網絡技術，正在廣泛而深刻地改變著傳統的制造業生產方式和產品形態。
對于生產智能化，全球制造業模式呈現出自動化、數字化、智能化發展趨勢。未來，在通過產業互聯網與上下游連接，對上游供應商、下游客戶相關數據進行聯通整合的基礎上，結合AI深度學習等技術對數據進行分析，智能調配相關要素資源，精準做出覆蓋采購、生產、銷售為一體的最優決策，實現業務價值最大化，同時匹配機器視覺、自動化等技術，實現生產效率最大化。
對于產品和服務智能化，就單一刀具而言，將通過內置智能芯片等手段，實現從刀具智能管理、切削數據收集分析、智能精度調節、智能主動減震、功率檢測、切削力實時監測分析等功能。目前，國外企業在智能刀具領域已開啟嘗試。對于整體解決方案而言，將逐步結合深度學習等技術，對實現客戶被加工工件的最優工藝組合進行分析決策，智能化匹配設計最優結構的刀具產品，從而將工藝落實，逐步實現由批量生產向定制生產、需求實現向需求創造、裝備制造向工業設計的轉變。
（2）市場需求方面，從投資主導向消費主導轉變，從產品制造向綜合服務轉變。隨著我國宏觀經濟發展，自2013年開始，我國消費對GDP增長的貢獻率正式超越投資；同年，我國第三產業經濟增加值正式超過第二產業，需求端的消費和供給端的服務業正式成為我國經濟主心骨。從數控刀具板塊來看，其需求變動符合國家宏觀經濟的大方向，數控刀具消費市場需求對象正在逐漸從面向重工業的投資型需求（如能源、裝備制造業）和單一商品的產品類需求，向面對市場消費升級的消費型需求（如3C、新能源汽車）和整體解決方案類的服務型需求轉變。
（3）研發方面，正完善從逆向研發到正向研發再到基礎研究的轉變。我國數控刀具產業普遍已經在較大程度上完成了對國外領先廠家的相關產品的逆向研發，逐漸開始形成自己的理論體系，并逐步開始以市場需求為導向，建立與之匹配的正向研發模式，而對于市場上一些較為領先的國內刀具企業，其基礎理論研究框架也已處于萌芽階段。
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