机床行业专题研究报告-数控刀具工业耗材顺周期好赛道

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1、 机床行业专题研究报告数控刀具，工业耗材顺周期好赛道 报告综述：数控刀具顺周期好赛道，2020 年起需求景气向上，量价齐升。机床刀具为典型的工业耗材，全球市场规模在 2000 亿级别，每年稳定增长， 中国市场规模在 400 亿级别，与制造业发展密切相关。2020 年后疫情时代以 来，PMI 连续 13 个月位于荣枯线之上，制造业景气度上升，带动相关行业需 求和生产，刀具行业随之增长，呈现量价齐升。2021 年 1 月起，刀具行业普 遍涨价 10%上下。数控化率提升、硬质合金占比提升，硬质合金数控刀具发展前景广阔。（1）数控化率提升：我国刀具产品消费结构中，由于机床数控化水平较低（2020 年为

2、 43%），传统焊接刀具仍然占据一定比重。随着制造升级，机床数控化是 必然趋势，数控刀具占比有望随之提升。（2）硬质合金占比提升：刀具从全球范围来看硬质合金类占主导（占比超过 60%），中国市场近年来硬质合金占比也在逐年提升，2019 年产值占比 47%， 未来有望进一步提升。我国刀具市场格局较为分散，制造升级大背景下高端占比提升，行业供不应求叠加国产进步，进口替代正当时。（1）集中度：我国刀具市场竞争格局分为欧美、日韩、国产三大阵营，目前 格局较为分散，全球龙头山特维克在国内市场市占率仅为 7.41%，国产龙头株 洲钻石市占率 3.17%。从全球市场看，龙头山特维克刀具收入超过 300 亿，

3、全 球市占率 13.3%。国内在制造升级大背景下高端占比有望提升带动行业集中度 提升。（2）国产化：国产品牌技术进步叠加性价比及本地化服务优势，已逐步实现 进口替代。一、数控刀具工业耗材顺周期好赛道（一）机床刀具迎来需求向上周期1、机床刀具是什么？刀具，指机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。从结构上看，刀具一般由刀 杆（或刀盘）和刀片两部分组成。其中，刀片是金属加工中起切削作用的关键执行部件。按照材料的不同，目前的刀具主要分为硬质合金、工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、 高速钢）、陶瓷和超硬材料（人造金刚石 PCD、立方氮化硼 CBN）等产品。其中，硬质 合金刀具是世界上最主要的刀具类型

4、。从金属切削方式来看，金属切削主要包括车削、铣削、钻削等工艺方法。车削是加工时工件做旋转运动（主运动），刀具在平面内作直线或曲线进给运动的 切削加工方式，通常用于回转类零件的加工。铣削是加工时刀具做旋转运动（主运动），工件固定或移动（做进给运动）的切削 加工方式，通常用于各类平面、曲面等零件的加工。钻削是加工时刀具和工件做相对旋转运动，并沿刀具轴向方向做相对进给运动的切 削加工方式，通常用于各种类型的孔加工。相应的，刀片也分为车削刀片、铣削刀片、钻削刀片等。其中，车削和铣削占比较高。 刀具的另外一个重要分类为数控刀具和传统焊接刀具。数控刀片即数控机床用可转位刀 片。数控刀片主要由硬质合金制造。

5、数控刀片可应用在金属的车削、铣削、孔加工、切 断切槽、螺纹车削等领域，是现代金属切削应用领域的主流产品。数控刀具产业链上下游清晰。上游主要为原材料，其中硬质合金刀具上游主要为生产碳化钨粉和钴粉的企业，下游为制造业，如汽车、通用机械、模具制造、轨道交通、工程 机械等。2、全球刀具市场规模 2000 亿级，中国市场规模 400 亿级全球刀具市场稳定增长。根据 QY Research 的数据，2016 年全球切削工具消费量为 331 亿美元，2017 年为 340 亿美元，2018 年为 349 亿美元。预计到 2022 年，全球切削工具 市场将从 2016 年的 331 亿美元增长到 390 亿美

6、元，实现 2016 年至 2022 年 2.7的复合 年增长率。从消费区域来看，中、美、德、韩、日五个刀具消费大国的消费量比重占全球 70%左右， 进入 2010 年来，以中国为代表的亚洲刀具市场增长率排在全球刀具规模增长首位，是全 球增长率的 2.5 倍。中国刀具市场规模约为 400 亿，消费情况与制造业发展关系密切。受国内投资增速放缓 和需求结构调整影响，2012 年至 2016 年我国刀具市场规模在 312 亿元至 345 亿元区间 内波动。2016 年至 2018 年，制造业转型升级推动了刀具行业快速发展，刀具市场规模 出现明显增长，2018 年刀具年消费总额达到 421 亿元，创造了

7、历史最高纪录。2019 年 受中美贸易摩擦和下游行业下行的影响，我国刀具消费额有所下滑，为 393 亿元。我国连续多年机床消费量居全球第一，但是刀具消费水平偏低。根据第四届切削刀具 用户调查数据分析报告统计显示，在德、美、日等发达国家，现代数控机床和数控刀 具互相协调、平衡发展，刀具消费约为机床消费额的 50%左右。而中国市场的刀具消费 占机床消费总额的比例，自 2012 年起呈现总体向上的增长趋势，2010-2017 年均为 20% 以下，2019 年达到 25%，说明我国制造业工具消费在提质升级，但还远低于发达国家， 仍然有很大的上升空间。随着国内终端用户生产观念逐渐从“依靠廉价劳动力”向

8、“改 进加工手段提高效率”进行转变，以及机床市场的转型升级，我国刀具消费规模仍存在 较大提升空间。3、刀具作为耗材，受制造业开工影响，2020 年起需求向上刀具作为金属切削工具，是制造业的重要耗材之一，其市场规模和消费量与制造业息息 相关。2020 年以来，PMI 连续位于荣枯线之上，制造业景气度上升，带动相关行业需求 和生产。在制造业复苏的背景下，刀具行业自 2020 年以来呈现顺周期增长趋势，需求将 持续增加，行业进入快速发展扩张阶段，走上快速增长赛道。（二）制造升级，机床数控化率提升带动数控刀具规模提升1、我国机床数控化水平较低，制造升级背景下有提升空间我国正处于产业结构的调整升级阶段，

9、机床数控化是机床行业的升级趋势。我国新增机 床数控化率近年来整体保持着稳定增长，主要与产业转型升级有关。随着加工产品的结 构复杂化、加工精度要求的不断提高以及生产效率的提升，我国机床设备正逐步从传统 普通机床向数控机床过渡。我国新增金属切削机床数控化率从 2013 年的 28.38%提升到 2020 年的 43%。根据中国制造 2025规划，预计我国关键工序数控化率在十四五期间 达到 50%，而目前发达国家机床数控化率一般为 80%以上，相对而言，我国金属切削机 床的数控化程度的提升空间很大。2、数控化率提升，刀具消费水平将随之提升在我国刀具产品消费结构中，由于我国机床数控化水平较低，传统焊接

10、刀具仍然占据一 定比重。我国机床数控化率不断提升，在此背景下，数控刀具作为数控金属切削机床的 易耗部件，无论是存量机床的配备需要，还是每年新增机床的增量需求，都将带动数控 刀具的消费需求。（三）全球切削刀具中硬质合金刀具占主导，国内硬质合金刀具的占比逐年提升1、全球切削刀具中硬质合金刀具占主导，国内硬质合金刀具的占比逐年提升近年来，我国刀具市场中硬质合金刀具占比不断提升。根据中国机床工具工业协会披露 的刀具产值数据，自 2015 年起，硬质合金刀具的产值不断增加，占比持续提升，由 2015 年的 39.45%升至 2019 年的 47.47%，2019 年首次超过高速钢刀具，成为产值最高的刀具

11、。2、硬质合金性能优良，未来在刀具市场上有望进一步提升几类刀具材料的性能对比如下：硬质合金：具有硬度高、耐磨、 强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能， 广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金 属、和普通材料，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材 料。工具钢：硬度、耐磨性、耐热性相对差，但抗弯强度高，价格便宜易焊接。刃磨性 能好，广泛用于中低速切削的成形刀具，常用于钻头、丝锥、锯条以及滚刀、插齿 刀、拉刀等刀具，尤适用于制造耐冲击的刀具。陶瓷：具有高硬度和耐磨性、强度与韧性低，热导率低，适用于钢料、铸铁、高硬 材料连续切削的半精加工或

12、精加工。超硬材料：人造金刚石有最高的硬度和耐磨性，导热性好但不耐温，价格昂贵，加 工、焊接都非常困难，主要用于有色金属以及非金属材料的精加工，不适宜黑色金 属。立方氮化硼具有高硬度及高耐热性，导热性好，主要用于高温合金、淬硬钢、 冷硬铸铁等难加工材料的半精加工和精加工，特别是高速切削黑色金属。 数控刀具一般由数控刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成。数控刀片承担切削、形成被加 工表面的功能，是实现数控刀具功能、决定刀具性能的关键元件，硬质合金是制造数控 刀片最主要的材料。目前，在世界范围内，硬质合金刀具占主导地位，比重超过 60%。 我国刀具产值结构变化与我国制造业发展水平相关，硬质合金刀具是参与数

13、字化制造的 主导刀具，随着我国机床装备数控化升级，硬质合金材质的刀具将越来越多。硬质合金 刀具占比也将从现在的接近 50%，提升至 60%的级别。二、国内刀具市场格局分散，国产化黄金期来临（一）数控刀具竞争格局分为三大阵营在刀具行业中，按照发展阶段、技术水平、市场策略等差异，可以将刀具企业分为三类： 欧美企业、日韩企业和中国本土企业。第一类是以山特维克集团、肯纳金属集团、伊斯卡集团等为代表的具有全球领导地 位的欧美刀具制造商，他们技术实力雄厚，产品系列丰富，致力于为客户提供完整 的刀具解决方案，在技术上处于持续领先的水平，在高端定制化刀具领域始终占据 着主导地位。但是由于价格昂贵、交货周期长，

14、国内用户以大中型企业、外资企业 为主。第二类是以日本三菱、日本泰珂洛、日本京瓷、韩国特固克等为代表的日韩刀具企 业，定位于为客户提供通用性高、稳定性好和极具性价比的产品，产品略贵于国产 刀具，在我国进口刀具中的占比最大。第三类是以株洲钻石为代表的国内刀具企业，数量众多，竞争实力差距较大，大部 分以生产传统刀具为主，主要通过差异化的产品策略和价格优势，赢得了较多的中 低端市场份额。（二）进入壁垒高但集中度低，国内有望迎来产业整合目前，我国刀具行业呈现市场集中度较低，中低端产品无序竞争的状况。目前呈现这样 的格局是因为中国的刀具行业，尤其是民企发展时间较短，行业秩序尚未形成。现在， 许多缺乏技术沉

15、淀、研发能力差、资本实力弱的小企业生产的仍是以传统刀具为主的中 低端商品。随着数控化率的提升，数控刀具逐渐替代传统刀具，这些竞争优势弱的小企 业正面临被淘汰或被并购的局面，而具有品牌、资本、技术优势的企业在高端应用领域 更具竞争优势，拥有较大发展空间，也将获取更多的市场份额，从而使整个刀具行业的 市场集中度提高。技术密集型、资本密集型，数控刀具行业有进入门槛。刀具行业是技术密集型、资本密 集型行业，有一定的进入门槛，需要持续较高水平的研发投入才能保持产品的技术优势 并缩小与国际一流企业的差距。其中，数控刀具技术门槛较高，数控刀具制造工序较长 且工艺复杂，生产过程中关键质量控制点多且难度大，装备要求水平高，具有较高的技 术壁垒和资金壁垒。相应的，与传统产品相比，数控刀具产品的毛利率水平也较高。国内数控刀具发展脉络梳理：中国刀具行业最早源于上世纪五六十年代的计划经济时期，当时的刀具行业全部是国有 性质，刀具由专业的工具厂或者机械厂的工具车间生产，而决定刀具性能最重要的刀具 材料则由冶金部管辖的钢铁厂和硬质合金厂生产。株洲硬质合金厂，成立于 1954 年，是 国家“一五”期间 156 项重点项目之一。改革开放之后，过去传统的焊接刀片已经不能 适应下游行业的需求，在此背景下，株洲硬质合金厂率先行动，300 吨硬质合金生产线 于 1988 年全面竣工投产，大大提升了生产工艺