机床是指制造机器的机器，亦称工业母机或工具机。按材料变形方式分，机床可分为金属成型机床和金属切削机床，切削机床中，又可按加工方式分成车、铣、刨、磨、镗、拉、钻、齿轮加工等多种类型，在高精密数控领域，卧式加工中心、立式加工中心、五轴联动机床等多种类别。

数控机床是装有程序系统的自动化机床，精密度及柔性比传统机床更高。其作为典型的机电一体化产品，能够体现一个国家的制造业发达程度.

数控机床核心零部件，主要指数控系统，编码器、光栅尺，滚珠丝杠，主轴，导轨，转台等精度及可靠性对机床性能影响较大的零部件，是数控机床传动系统、数控系统的主要组成部分。

目前，我国核心零部件高端产品国产渗透率低，国产零部件技术水平较海外厂商有一定差距。其中，机床主体低端国产化率 85%、中端过半、高端较低；数控系统整体国产化率 35% 左右、高端渗透率较低；主轴（电主轴）低端 82%、中端 65%、高端 6%；丝杠、导轨低端基本实现 100%、中端 50% 左右、高端 10% 左右。

国产替代的主要瓶颈在于两方面。一是硬件方面，主要为丝杠 / 导轨、轴承、刀具等零部件及机身材料的热变形、刚性、应力、精度等问题；二是软件方面，主要为数控系统误差补偿能力，以及伺服系统加减速控制精度等不能满足高端数控机床要求。

按重要性及技术壁垒排序，核心零部件中最核心的是数控系统，接下来依次是编码器和光栅尺、滚珠丝杠、主轴、导轨、转台等。

机床最核心的“大脑”，高端国产化率低于10%

1.1、成本占比 20%-40%，高端数控系统国产渗透率低

数控系统是数控机床的控制系统，由驱动器、控制器、电机构成，是机床最核心的控制部件，高档数控系统价值约占机床成本的 20%-40%。

数控系统具有利润高、粘性强的特点。利润率方面，日本发那科 1983 年数控系统税前利润率达 38%，国内科德数控 2018-2019 年高端数控系统毛利率曾超 60%。客户粘性方面，数控系统需配合机床工艺迭代，磨合调试成本高，直接影响机床运作稳定与安全，客户选定后不易更换，易形成 “赢家通吃” 局面。

2022年，我国数控系统市场规模约135亿元，销量达37.9万台/套。国内主流高档数控系统主要来自德日，如德国西门子、海德汉和日本发那科等，2022 年海外厂商市占率约 67%，且进口系统多为封闭式，修改和扩展控制软件较困难。

高端数控系统国产化率低于 10%，自主力亟待提升。高端数控系统是重要战略资源，被发达国家严格管控，目前国内华中数控、北京精雕、科德数控等厂商正奋起追赶，自主研发多款数控系统型号。

1.2、数据积累助力产品迭代，AI 赋能缩短国内外代际差

我国高端数控系统的技术壁垒主要在伺服电机、应用级前沿控制技术及可靠性等方面。国内企业在工艺技术和关键共性技术布局广泛，但在前沿技术、可靠性、数字化设计及动态误差补偿等技术上存在缺口，高性能伺服和驱动技术是与海外差距最大的技术之一。

国产数控系统的突破路径主要有三点。一是重视各领域头部客户数据积累，利用先进应用场景反哺技术，海外顶尖厂商常与下游顶尖客户紧密合作，通过先进场景反向赋能技术迭代。二是利用 AI 赋能数控系统核心伺服装置，缩减国内外代际差，国内龙头华中数控自主研发的华中 9 型数控系统是世界首台嵌入 AI 芯片的智能化数控系统，实现重大突破。三是深入教育系统，培养下一代工人对国产品牌的强粘性，国内数控系统龙头企业也积极展开校企合作，积累用户基础。

数控机床的 “眼睛”，高精度供货能力稀缺

编码器、光栅尺皆属于光栅传感器，是集光、机、电、算技术于一身的高精度位移传感器，被比喻为 “数控机床的眼睛”。编码器可检测机械运动并转换为模拟或数字编码输出反馈，一般应用于机床转台、摆头等需要测量角位移的部件，按监测原理可分为光电编码器和磁电编码器。

光栅尺是光栅线位移传感器的简称，一般应用于直线移动导轨，可实现移动量的精确显示和自动控制，广泛应用于金属切削机床加工的数字显示和 CNC 加工中心位置环的控制。

中低端机床一般只使用编码器，高端精密机床需要同时配置编码器 + 光栅尺。半闭环机床使用编码器间接测量，误差较大；全闭环机床搭配编码器 + 光栅尺直接测量，精度更高，多见于高端精密机床，且机床精度几乎只取决于光栅尺精度和安装位置。五轴联动机床一般配备 2 个编码器 + 3 个光栅尺，近两年国内外高端数控机床基本全部采用绝对式光栅尺。

我国编码器市场稳健增长，2022年市场规模约25.75亿元，同比增长 7.4%，预计2025年将增长到33亿元，2022-2025年CAGR达8.6%。市场格局上，42%的市场被多摩川、海德汉两家外资厂商占据，国内厂商禹衡光学市场占比8%，位列第三。

相比编码器，我国光栅尺市场增长较快，2022年市场规模约14.73亿元，同比增长6.2%，预计2025年将增长到21.3亿元，2022-2025年CAGR达 13%。但光栅尺市场基本被多摩川、雷尼绍、北京发格等外资厂商垄断。

绝对式光栅尺是多轴数控机床未来发展方向，相比增量式光栅尺，无需 “回零” 操作，更适合多轴数控机床。目前高端数控机床用绝对式光栅尺市场基本由外资垄断，国内有绝对式光栅尺供货能力的厂商主要为禹衡光学（奥普光电子公司）。

数控机床核心传动部件，高精度量产厂商稀少

滚珠丝杠是将旋转运动转化为线性运动的传动机构，主要优势是高速运行下能保证定位精度，传动效率达 90%，远高于普通滑动螺纹传动，在数控机床、机器人关节、新能源车等领域应用广泛。

滚珠丝杠作为数控机床核心传动部件，是机床高端化的关键，五轴联动机床通常会在 X、Y、Z 轴分别安装一个高精度滚珠丝杠。

我国是滚珠丝杠的主要消费市场之一，约占全球总量的 20%，但国内竞争格局分散，具有量产能力的厂商稀少，主要玩家包括汉江机床（秦川机床子公司）、南京工艺、博特精工等，贝斯特、恒立液压等公司亦有布局。

我国市场上的丝杠、导轨大致分为三个应用档次。一是对精度无要求的自动化领域，代表企业如怡合达、沃德斯通等；二是对精度有一定要求的低端机床领域，国产厂商已具有一定市占率，但海外进口仍较多；三是以加工中心为代表的中高端机床领域，基本由海外厂商占据。

中高端滚珠丝杠自主可控力弱，国产渗透率不足 10%。国产滚动部件多为 P3-P5 级，在精度保持性和可靠性上与海外产品存在差距，海外产品在基础工艺、前沿学术、成本及运营结构上更具优势。

测算显示，2023年我国机床用滚珠丝杠市场空间约97亿元，2030年有望增长至190.6亿元，市场规模翻倍。未来随着我国高端装备制造发展，精密传动需求将加大，高精度滚珠丝杠量产能力将成为企业核心竞争力之一。

电主轴为高端机床必需环节，国产替代启动

主轴是机床上带动刀具或工件旋转、产生切削运动的运动轴，属于数控机床传动系统的一部分，其质量和技术水平直接影响机床品质、性能、工作效率及运行稳定性。按驱动方式，机床主轴可分为机械主轴和电主轴两大类。

机械主轴通过主轴电机和中间传动装置带动旋转，一般用于非数控机床和大扭矩机床，技术成熟、结构简单、制造和维修难度小、价格低廉且后期维护成本低，在大重型机床低速大扭矩、大功率要求上表现优越。

电主轴是数控机床三大高新技术之一，更适宜高性能数控机床，由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成，将电动机与主轴从结构上融为一体。相比传统机械主轴，电主轴具有高转速、高精度、高效率、高可靠性等特点，并联运动机床、五面体加工中心等高档数控机床必须使用电主轴，其替代机械主轴已成大势所趋。

我国每年主轴市场规模近百亿，按每台机床平均搭配 1.3 根主轴、主轴均价 1 万元计算，存量替换空间可观。我国电主轴竞争格局分散，量产厂商较少，龙头企业昊志机电市占率约为 21%，大部分市场被企业自制或中小厂商占据。

低端电主轴基本实现国产化，高端市场国产化率较低。全球主轴行业领先企业主要集中在欧洲、日本、台湾等地，目前国产电主轴已基本实现对台湾厂商的超越。主轴轴承突破是电主轴国产化率提升的关键，国产电主轴轴承多依赖进口，价格较高，限制了电主轴的进一步渗透。

航空航天领域要求高，国产突破、台资逐渐退出

机床转台是机床上用于固定工件并提供旋转坐标，使机床实现多面或曲面加工的零部件，按旋转轴数可分为第四轴（单转台）和第五轴（双转台）两种。

五轴机床中采用双转台形式的较多，双摆头机床制造难度大、价格高，而国内双转台单价相对较低，但加工体积大、重量重的工件仍需采用双摆头或单摆单转台形式的机床。

航天航空领域对转台精度、稳定性、扭矩要求较高，航发叶片等关键零部件加工难度极大，对转台提出高速、高精度、高稳定性及大扭矩四大要求。

我国数控转台市场由台资主导，2021 年 CR5 均为台资企业，集中度 56%，2025 年市场空间有望达 8.36 亿美元，2020-2025 年 CAGR 为 12%。目前国产数控转台产品主要集中在中低端市场，本土竞争力较弱，主要厂商包括昊志机电、烟台大华等。

按结构分，数控转台可分为凸轮滚子结构、涡轮蜗杆结构、谐波结构、DD 电机结构四种。蜗轮蜗杆转台为当前主流应用，但刚性差、维护成本高；凸轮滚子转台定位精度高、寿命长，但技术壁垒较高；DD 直驱电机转台转速高、响应快、精度高，国内部分厂商已具备生产能力。

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