数控机械设备 1734-IB8S 货源充足 欢迎询价采购

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2.2、 ：进口依赖度下降，出口快速提升

中国数控机床产业经历了起步、扩产、整合、高速发展与转型升级，目前已形成 了品类完善、功能齐全的制造格局。

根据中国机床工具工业协会，2023 年我国金属加工机床生产额为 1935 亿元， 同比增长 1.1%。消费额为 1816 亿元，同比下降 6.2%。 根据 VDW 数据，我国机床消费中进口依赖度从 2018 年的 33%下降至 2022 年 的 24%。

从产业周期来看，机床呈现约 10 年的更换周期。2009 年，“04 专项”的实施 为我国机床行业注入新的动力，我国金属切削机床在 2011/2014 年形成产量高 峰。随着 10 年更换周期的到来，预计我国机床行业将迎来大规模替换需求。 根据日本机床工业协会，日本来自中国的机床订单基本呈现 3 年一个小周期的规 律。

从月度数据来看，中国金属切削机床产量与日本来自中国的机床订单呈现同步状 态。2023 年 1-12 月，中国制造业固定资产投资完成额累计同比增长 6.5%，较 2023 年 1-11 月提升 0.2pct。目前国内金属切削机床产量及日本对华机床订单 均有底部回暖趋势，随着新质生产力发展，中高端机床的市场需求或将企稳回升。

从进出口情况来看，2021-2023 年，我国金属切削机床出口金额逐年提升，进口 金额逐年下降，在 2023 年完成贸易顺差 3.9 亿美元；2021-2023 年，我国金属 成形机床出口金额提升较快，贸易顺差逐步扩大，在 2023 年达到 12.9 亿美元。

从进口机床种类来看，我国对外进口的机床主要是加工中心、特种加工机床、磨 床、齿轮加工机床、车床；从出口机床种类来看，我国对外出口的机床主要是特 种加工机床、车床、加工中心、成形折弯机、金属冷加工压力机。

3、 工业母机产业链：国产替代任务艰巨

从机床的发展来看，金属切削的基本工作原理是借助高硬度材料的刀具从硬度较 低的工件毛坯上切除多余的金属，从而获得具有一定形位精度和表面质量的特定 形状的零件。因此，工件和刀具的机床内部一对相互对抗的矛盾体。 从机床结构来看，可分为主传动系统、进给传动系统、检测系统、数控系统。其 中主传动系统是由主轴电动机经一系列传动元件和主轴构成的具有运动、传动联 系的系统；进给传动系统以保证刀具与工件相对位置关系为目的，其作用是将伺 服电动机的旋转运动转变为执行件的直线运动或旋转运动；检测系统负责将机床 运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值（指令信号）进行比较， 从而控制驱动元件正确运转，实现闭环控制；而数控系统是数控机床的核心，是 实现机床jingque加工功能的关键。

3.1、 数控系统：工业母机之“脑”

数字控制（Numerical Control-NC）技术是近代发展起来的一种自动控制技术。 国家标准 GB 8129-87 将其定义为“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行 控制的一种方法”。 数控机床是用数字信息进行控制的机床，借助输入控制器中的数字信息来控制机 床部件的运动，自动地将零件加工出来。现代数控系统普遍采用微机技术，成为 计算机数控（Computer Numerical Control-CNC）。 伴随数控机床的发展，机床数字控制器也从初的机床研制单位自行设计制造转 变为的制造商批量生产，形成了专门的产品——数控系统及其产业。

从全球数控系统的发展来看，主要经历了五个时期： 1）第 1 阶段：研究开发期(1952-1970)，系统组成以电子管、晶体管小规模集成 电路为主； 2）第 2 阶段：推广应用期(1970-1980)，使用专用 CPU 芯片，实现全数字控制 刀具自动交换； 3）第 3 阶段：系统化(1980-1990)，使用多 CPU 处理器，完成多轴联动控制且 人机界面友好； 4）第 4 阶段：集成化 (1990-2000)，使用模块化多处理器，实现复合多任务加 工； 5）第 5 阶段：网络化 (2000-2015)，使用开放体系结构工业微机，从而达到开 放式数控系统网络化和智能化。

数控系统一般分为高、中、低端三种类型： 1）低端（普及型）数控：一般采用 32 位中央处理器(CPU)芯片，以模拟量或脉 信号控制伺服驱动系统，以实现运动控制，可完成基本的直线和圆弧插补功能， 实现轴或 3 轴控制。系统分辨率大于 1μm，定位精度 0.03mm。典型产品有广 州数控的 GSK928 系统、华中数控 HNC-808 系列、西门子的 808D 系统等； 2）中端数控：通常称为全功能数控系统，可实现主要的插补功能，具有丰富的 图形化界面和数据交换功能，实现三轴或四轴联动。系统分辨率 1μm，定位精 度 0.03mm-0.005mm。典型产品有广州数控 980 系列，华中数控 HNC-818 系 列，西门子 828D 系统，发那科 0i 系统等； 3）高端数控：具有 5 轴以上的控制能力，多通道、全数字总线，丰富的插补及 运动控制功能，智能化的编程和远程维护诊断。主轴转速 10000r/min 以上，系 统分辨率亚微米或纳米级，定位精度 mm-0.001mm。典型产品有西门子 840Dsl、发那科 30i、华中数控 HNC-848、沈阳机床 i5 等。

20 世纪 50 年代以来，全球数控系统技术经历 2 个阶段，实现从硬线控制到计算 机数控阶段的进步。从 1952 年世界上台数控机床在美国诞生，数字计算机 技术开始应用于机床行业，自此数控技术的发展与电子和计算机技术的发展紧密 相关。随着数控系统的发展，其功能持续增多、可靠性与精度不断提高，价格也 逐渐下降。 中国数控系统发展经历 4 个阶段，目前国产数控系统应用多集中在低端市场，高 端市场有待发展，主要原因是由于数控系统技术壁垒高，同时需要大量实际应用 进行升级迭代。

3.1.1、数控系统关键技术

数控系统中的关键技术包括： 1）译码及刀具补偿：译码指从零件加工程序的文本文件中提取出插补种类及相 关参数、速度信息、刀具信息以及辅助信息；而刀具补偿已成为 ISO 中定义的 标准功能，在编制工件粗、精加工程序的过程中，合理运用刀具补偿功能，可以 极大减少计算工作量及编程工作，提高加工效率； 2）插补方法：数控编程时将零件上要加工的平面、凸台、型腔及曲面等规划成 相应的刀具加工轨迹，这些轨迹通常由直线、圆弧、曲线组成。插补就是根据给 定曲线的起点和终点、进给速度、轨迹线形和插补周期计算轨迹上中间点的方法；3）速度前瞻：速度前瞻处理功能预先获得待加工零件轮廓上的速度突变点，使 得数控机床进入这些突变点之前，能及时修调进给速度，避免加工表面质量变差， 有效抑制机床在突变点产生振动； 4）坐标变换及误差补偿：坐标变换负责将编程坐标系转换成机床的物理坐标系。 误差补偿指的是数控系统通过对加工过程的误差源分析、测量、建模，实时地计 算出位置误差、热误差等，将该误差反馈到控制系统中,改变实际坐标指令来实 现误差修正，从而使工件获得理想的加工精度。

3.1.2、数控市场格局

自 2017 年中国科技专项后，数控系统国产化率实现提升，打破高端市场外资垄 断局面，但目前中高端市场仍以外资为主，这主要是由于数控系统的技术壁垒与 较高的用户粘性。 目前中国数控系统市场中： 高端市场以外资企业为主，其中梯队代表为日本发那科、德国西门子，第二 梯队代表为德国海德汉、日本三菱、德国马扎克； 中端市场面临外资企业与国产厂商的激烈竞争，其中国产品牌华中数控主要以加 工中心数控系统为主、技术积累深厚，科德数控以五轴数控系统为主，技术积累 深厚，以自用为主； 低端市场以国产厂商为主，如广州数控（以车床数控系统为主，中低端市占率，商务性强）、苏州新代（以车铣复合数控系统为主，销售模式具有优势，技 术较强）、凯恩帝（以车床数控系统为主，产品性能较好，销售能力较弱）。

2022 年，中国数控系统市占率前三均为外资企业，分别为发那科、三菱、西门 子，销售额市占率分别为 37%、17%、12%，合计占比 66%。 数控系统占数控机床成本比例约在 15%左右。据头豹产业研究院数据，2022 年 全国数控系统市场规模约在 135.2 亿元。未来随着我国机床数控率提升，数控系 统市场规模增速预计将高于机床行业整体增速。

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