机床工具行业定义、分类及产业链分析
思瀚产业研究院    2023-12-09

第一节 机床工具定义

机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器，是制造机器的机器，亦称为工业母机、工作母机或工具机。

根据中国机床工具工业协会的统计分类标准，机床工具行业主要包括金属切削机床、金属成形机床、木工机床、铸造机械等主机产品领域，以及工具与量具量仪、磨料磨具、数控系统和核心功能部件等配套产品领域。其中金属切削机床是我国机床工具行业的重要组成部分，其数量最多、使用最为广泛，因而狭义的机床有时就是指金属切削机床。

根据加工方式或加工对象差异，金属切削机床可分为车床、刨床、镗床、磨床、钻床和铣床等。

机床工具行业包括金属加工机床、金属切削机床、金属成型机床、加工中心、磨床、锻造机、冲压机、弯曲折叠机床、组合机床、刨床、液压式压力机、矫直矫平机床、特种加工机床、齿轮加工机床、机械式压力机、旋压螺纹机床、车床、插床、气压式压力机、旋压车床、钻床、铣床、剪切机、床滚丝机、镗床、其他金属切冲床、其他金属成型、其他部分附件及辅助测量&显示削切工具&模具数控系统夹具、数控功能部件、辅助装置金属加工机床、零件量具（含手动）量仪、数显装置、金切机床、刀具工具、系统机器用刀片&刀具固结磨具涂附磨具、其它磨具机床、数控装置、数控伺服驱动单元、数控机床用电机、其它机床、铸造机械、木工机床。

根据机床的控制方式的不同，机床又分为数控机床和传统机床。数控机床是指搭配数字控制系统的自动化机床，按程序自动加工，精度由软件自动校准补偿，是机电一体化的典型产品；传统机床是指以非自动化方式人工控制的机床。相较传统机床，数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性化、高效化的自动化机床。

我国机床工具产业作为装备制造业的重要支撑产业，是为国民经济各领域提供工作母机的基础产业，是国家综合实力和国家强盛的重要标志之一，具有基础性和战略性地位。机床工具行业为航空航天、国防军工、燃气轮机、能源装备、船舶、现代交通、农业机械、医疗器械、石油化工、特大型超重设备等重点行业、重点领域、重点工程提供基础技术装备。

机床作为装备制造业的工业母机，机床行业为装备制造业提供生产设备。机床行业下游客户包括汽车工业、工程机械、通用机械、船舶制造、航空航天工业、模具行业、电力设备、铁路机车、石油化工、电子信息技术工业以及其他加工工业。机床工业对于保障国民经济健康发展及国防工业安全具有特殊意义。

第二节 机床工具分类情况

机床工具行业由金属切削机床、金属成形机床、铸造机械、木工机床、量刃具、磨料磨具、机床附件（含滚动功能部件）、机床电器（含数控系统）八个小行业组成，是为国民经济各领域提供工作母机的基础装备产业，是国防军工现代化建设急需的战略性产业，是国家综合竞争实力的重要标志。

一、金属成形机床：锻压设备

金属成形机床一般指锻压设备。锻压设备是指在锻压加工中用于成形和分离的机械设备。锻压设备包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等辅助设备。当前我国低端冲压领域存在一定的供给过剩，而在大型炼化、航空航天等领域设备领域需要大吨位的锻压设备完成零部件制造，目前国内的大型、重型锻压设备大多依靠进口。

二、金属切削机床：切削设备

金属切削机床是最主要的一类机床，占比约2/3。金属切削机床用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量，主要包括“车铣刨磨镗拉钻”7种工艺。金属成形机床是通过对金属施加强大作用力使其发生物理变形从而得到想要的几何形状，主要包括折弯机、剪板机、冲床及锻压机床等产品。金属切削机床包括含车床、磨床、铣床、镗床、加工中心、钻床等众多细分品类。思瀚发布《2023-2028年中国机床工具行业市场现状与发展趋势预测报告》

（1）金属切削机床：车床

车床是一种加工圆柱形工件的机床，也是最常见的机床之一。车床的工件通常水平放置并随着主轴高速旋转，刀具根据加工需求相对工件移动，从而车削工件表面实现机械加工。车床可完成内外圆加工、钻孔、车螺纹、切断车槽、端面加工、车成形面等加工工艺，一般对圆柱形态的工件进行加工。车床在加工过程中，工件通常水平放置，并且随着主轴高速旋转。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。根据车床的用途和结构等，可分为普通车床、多半刀自动车床、立式车床、联合车床、马鞍车床等。

（2）金属切削机床：镗床

镗床是指主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动，能精确镗削尺寸较大的孔和平面，使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削。镗床切削的加工精度和表面质量要高于钻床，通常对铸、锻、钻的孔做进一步加工，用于扩大孔径、提高精度，特别适合于多孔的箱体类零件，是大型箱体零件加工的重要设备，还能加工平面、沟槽等。

镗床与铣床的工作原理和性质相似，他们刀具的旋转都是主运动，工件的移动是进给运动，但是镗床可加工大直径台阶孔以及大型箱体零件上不同位置的孔等，因为镗床的刀盘和镗杆刚性较高，加工精度也更高。铣床加工的孔的直径比较小，精度也更低，一般用于加工平面、成形面和槽等。

镗床可以分为卧式镗床、落地镗床、金刚镗床和坐标镗床。卧式镗床应用最广泛，落地镗床经常用于重型设备的加工制造。金刚镗床用于大批量加工表面粗糙度较小的孔。坐标镗床精度比较高，通常用于加工钻模、镗模和量具等，坐标镗床还可分为单柱式坐标镗床、双柱式坐标镗床和卧式坐标镗床。

（3）金属切削机床：铣床

铣床是一种用铣刀在工件上加工多种表面的机床。铣床与车床有一个明显的区别是铣床的刀具进行高速旋转，而工件基本不动，而且多数铣床都是立式的，主要用于切削工件平面。铣床在加工时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀高速旋转并根据加工需求在工件表面移动而铣削加工。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。1950年后数控系统开始用于铣床，70年以后铣床在数控系统和自动换刀技术的加持下，铣床的应用范围、加工精度和效率都得到了提升。

根据铣床的结构，可以分为龙门式铣床、台式铣床、悬臂式铣床、平面铣床、仿形铣床、摇臂式铣床等。铣床还可以分为立式铣床和卧式铣床，卧式铣床在精度和功能拓展性上更好，正在受到用户的青睐。但是立式铣床的稳定性、价格等有一定优势，因此在钻孔和插削工艺领域应用比较广泛。

（4）金属切削机床：磨床

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数会使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床可以加工内外圆柱面、圆锥面、平面、齿轮齿廓面、螺旋面及各种成型面等各种表面，还可以刃磨刀具和切断，支持多种类型的工艺。磨削加工的加工精度比较高，主要用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。

磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类。磨床可以细分为13类，其中平面磨床是使用最广泛的磨床。平面磨床的工件一般夹紧在工作台上，或者依靠电磁吸盘吸在电磁工作台上，然后用砂轮的端面或者周边磨削工件平面，平面磨床还可以细分为卧轴、立轴、矩台、圆台四种。目前磨床企业在技术上还向着专用机床、高速机床等方向发展。

（5）金属切削机床：刨床

刨床是利用刨刀对工件表面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。对于普通的牛头刨床，加工时其工作台会带动工件做给进运动，刨刀通过往复的直线运动来实现加工。刨床的刀具和加工流程简单，但是刨刀返回时不进行切削，所以生产效率低（加工窄长表面时效率较高），主要用于单件、小批量生产及机修车间，大批量生产中多数情况被其铣床代替。在刨床上可以刨削水平面、垂直面、斜面、曲面、台阶面、燕尾形工件、T形槽、V形槽，也可以刨削孔、齿轮和齿条等。

根据结构特征，可以分为：牛头刨床、龙门刨床、插床。牛头刨床和插床由于工作原理的原因，生产效率都比较低，适用于刨削中、小型工件，大批量生产中多数被铣床所代替。龙门刨床用于大型工件或者同时对多个工件进行刨削，相对牛头刨床效率更高。目前多数大型机床企业已经不再生产刨床。

（6）金属切削机床：钻床

钻床指用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动对工件进行加工，钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔。钻床更换特殊刀具后，还可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。在摇臂钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔，在台钻上配上万能工作台还可铣键槽。

钻床按照用途和结构可以分为：立式钻床、台式钻床、摇臂式钻床、深孔钻床、铣钻床、中心孔钻床、多轴钻床等。钻床和铣床比较相似，但是实际有一定区别。钻床主要是以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹牙为主的，加工方向是轴向的。铣床以铣平面、沟槽、分齿为主，可以实现平面上的运动。铣床的强度更高一些可以作为钻床使用，但是针对钻孔而言，没有钻床方便。

三、数控机床

（1）机电一体化

数控机床是搭配数字控制系统的自动化机床，是机电一体化的典型产品。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

根据加工对象的不同，数控机床可划分为数控金属切削机床、数控金属成形机床和数控特种加工机床。由于金属切削机床在我国机床整机行业中数量最多、使用最为广泛，因此传统意义上的数控机床即指数控金属切削机床。此外，根据性能和技术水平不同，数控机床又可划分为低档（端）数控机床、中档（端）数控机床和高档（端）数控机床三类。

（2）系统构成

数控机床主要由机床主体、传动系统和数控系统构成。机床主体是机床的主要部分之一，是整个系统的框架，包括床身及底座铸件、主轴及变速箱、导轨及滑台等。传动系统是机床的“骨骼”，是完成加工流程最直接的部分，包括刀具、传动机械、辅助动力机械。机床主体和传动系统构成工件加工的基础，因此其刚度、抗震性要求比较高，同时热变形要小。机床整体的刚度除了与材料有关，还与机床设计紧密相连，床身结构设计、传动机构设计、结构件之间接触表面大小和贴合性都需要考虑其中。数控系统是数控机床的大脑，整个数控系统包括驱动装置和控制系统及检测装置两大类。

（3）核心部件

数控机床的核心部件是其结构的重要组成部分，或在其工作过程中发挥重要作用，能够一定程度上影响数控机床速度、精度、效率、稳定性、智能化、多轴化、复合化、安全性、环保性等关键性能与功能的部件。

钣焊件：钣焊件制造是以多重程序的冷加工工艺对钢板、铝板等金属板材进行加工，形成符合客户精度要求、功能要求的形状和尺寸。钣焊件产品属于非标准、定制化中间加工成品。

铸件：铸件属于中间加工成品，销售价格主要是在原材料生铁和废钢的基础上加一定的加工费确定，加工费受人工成本、工艺流程、产品造型加工、产品形状和大小、加工难易程度等因素的影响。对于高端铸件，配方、材质、外观、性能等均会影响其价格。

精密件和功能部件：数控机床的精密件主要包括主轴单元和丝杠、线轨、轴承等传动部件等，功能部件主要包括数控回转工作台、刀库、机械手、齿轮箱、铣头、刀架等。

数控系统：数控系统主要用于数控机床，也可用于原有数控机床和非数控机床的系统升级、改造，主要包括驱动装置，以及控制和检测装置等。

电气元件：电气元件是数控机床电气控制线路的主要组成部件，主要包括接触器、继电器、电阻器、按钮、行程开关等。电气控制线路通过对电力拖动系统的启动、反向、制动和调速等运行性能的控制，实现对拖动系统的保护，满足生产工艺要求，实现机床生产加工自动化。

思瀚发布《2023-2028年中国机床工具行业市场现状与发展趋势预测报告》

第三节 机床工具产业链分析

一、产业链模型介绍

我国是世界第三大机床生产国，机床工具行业市场规模很大，发展前景可不小。

机床工具其实就是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，被称之为装备制造业的基础设备，主要为汽车、军工、农机、工程机械、电力设备、铁路机车、船舶等行业服务。我国的机床消费量和进口量已连续几年在世界排名第一，属于世界第三大机床生产国。

机床产业链包括机床整机、数控系统及核心功能部件，下游对应到汽车、通用机械、3C 电子、模具、航空航天、工程机械等广泛的制造业领域。 数控系统：机床核心关键部件之一，包含 CNC 装置、伺服控制系统及检测反馈装 置等，直接影响基础机床精度、动态特征等核心参数。 机床整机：机床品类众多，主要包括金属切削机床、金属成形机床、木加工机床、 磨床等。凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用 切削的方法进行最终加工。 核心功能部件：包含电主轴、滚动功能部件（滚珠丝杠副、直线导轨副）、复合铣 头、刀库、刀塔等，亦对机床的加工精度、效率和性能施加影响。

二、机床工具产业链模型分析

机床工具行业是重要的中游行业，上游承接铸件、数控系统、电气元件等行业，下游衔接汽车、模具制造、通用设备制造等行业。上游原料以钢铁为主，下游行业中汽车、装备制造行业需求较大。整条产业链传导作用自下而上，即下游需求影响中游的机床工具生产及研发，进而影响对上游原材料、零部件的需求。

在机床生产过程中，原材料成本占比最高，为 73.9%，其次是人工、折旧与其他制造费用，分别占比 11.9%、7.9%和 6.4%。而在原材料成本的进一步拆分中，由铸件加工而成的底座床身等结构件占比最大，通常在 30%—40%左右，价格受钢材影响较大；其次是数控系统占比 22%；由丝杠导轨等传动机械以及辅助动力系统等组成的传动系统占比 20%；高速主轴和电机等组成的驱动系统占比 13%；刀库、刀塔等占比 5%；光栅尺占比 2%。

我国在铸件领域的对外依存度低，产量和国产化率较高，但显著的问题是我国由于大量存在小型铸件制造厂，因此行业集中度低，行业整体呈现大而不强，在熔炼、回火、淬火等技术方面仍有待提升。在精密件领域，我国中高端机床精密件由日本、德国等进口，部分采取国内制造，目前仍停留在部分国产化的阶段。而在机床的相关软件部分，在数控系统方面我国采用向日本、德国等进一步采购的方式。

在当前机床行业的产业链分工中，数控系统呈现专业化以及高度集中化的特点，全球市场主要由日本发那科、三菱以及德国西门子、海德汉等少数企业垄断。目前国内 70%以上的数控机床的数控系统使用进口产品，其中发那科、三菱、西门子三大龙头 2020 年合计市场份额就达 65%，广州数控凭借中低端车床数控系统跻身国内市场前列

机床产业链是自主可控的典型赛道。当前不论是数控系统核心部件还是高精尖的机床整 机均存在技术封锁。从“巴统清单”到“瓦森纳协定”，海外将数控系统作为战略物资实 行出口许可证制度，对包括中国在内的诸多国家实行了严格的技术封锁。同时，海外高 端机床有严格的使用范围和位置限制，尤其是部分国家对国内航空航天、军工等领域的 整机产品实施严格的技术禁运。实际上，当前在航天航空、军工等高端制造、关系国家 安全等领域，部分机床产品仍然存在“卡脖子”问题，自主可控存在紧迫性。 国家已连续多年发布政策重点扶持国内机床产业发展。

就近期政策来看，1）国家“十 四五”发展规划提出，坚持自主可控、安全高效，推进产业基础高级化、产业链现代化。 2）2021 年 8 月国资委扩大会议提出，推动中央企业主动融入国家基础研究、应用基础 研究创新体系，针对工业母机、高端芯片、新材料、新能源汽车等领域加强关键核心技 术攻关。工业母机与高端芯片、新材料、新能源汽车等置于同样战略高度。3）十四五智 能制造发展规划更进一步明确研发智能立/卧式五轴加工中心、车铣复合加工中心、高精 度数控磨床等工作母机。产业链自主可控持续推进。