机床刀具行业专题报告系列一：国产替代大有可为，头部企业任重道远

——机床刀具行业专题报告系列一 研究背景：近年来机床刀具国产替代进程加快，按照机床工具工业协会工具分会数据显示，进口刀具消费占比由2015年的37%降至2021年29%左右。2021年以来，随着多家刀具企业上市，借助资本市场进行产能扩充，国产替代进程进一步深化，本文就机床刀具行业市场规模、竞争格局、国产替代进程，以及头部企业异同点等核心问题进行一一解答。 核心观点：根据我们的测算，硬质合金数控刀片国产化率约37.3%，整体硬质合金数控刀具国产化率约58.7%，国产替代空间可观。航空航天、轨道交通等领域进口品牌占比仍较高，高端刀具领域的国产化进程有待深化，头部企业任重道远。我们预计疫情后制造业复工复产与补库存需求叠加影响下，6~8月份刀具行业需求弹性较大，下半年随着通用制造业景气度回升，机床刀具行业需求将持续保持高位。建议关注：中钨高新、欧科亿、华锐精密。 国产替代空间可观，高端刀具领域国产化进程有待深化 2021年我国刀具消费额达477亿，进口刀具规模138亿，进口刀具依赖度约29%，该数据由2015年的37%降至2021年29%左右，呈逐年降低趋势。根据我们的测算，硬质合金数控刀片国产化率约37.3%，整体硬质合金数控刀具国产化率约58.7%，国产替代空间可观（硬质合金数控刀具分为可转位刀具与整体刀具，其中可转位刀具由数控刀片、刀体构成）。国产刀具与进口刀具在价格和应用上仍有明显差异。 ①价格角度：国产刀具价格明显低于进口品牌，以数控刀片为例，日韩品牌数控刀片均价15-20元/片，欧美均价50-80元/片，国产均价5-10元/片；②国产刀具定位中低端，进口刀具定位中高端，尤其在航空航天、轨道交通等高端领域依然高度依赖进口刀具。综上所述，国产刀具仍有较大提升空间，高端刀具国产化进程有待深化。 头部企业任重道远，不断加大高端刀具产品布局 2021年下游需求旺盛，头部企业均取得80%以上的增长。随着头部企业IPO产能陆续释放，叠加再融资项目（华锐的可转债、欧科亿的定增），产能将持续扩充，有望保持较快增速，同时，加大高端刀具产品布局，推动高端领域刀具的国产替代进程。①中钨高新：预计下半年新产能投产，主要针对航空航天与医疗器械领域。②欧科亿：3月底IPO募投项目已投产，产能爬坡顺利；数控刀具产业园项目顺利推进，预计2023年年底可投产。③华锐精密：预计IPO募投项目将于2022年Q4投产，可转债项目有望于2023年底投产。 6~8月份刀具行业需求弹性大，头部企业率先受益 4、5月份疫情影响下华东地区制造业运行受阻，目前经销商与终端客户库存均处于较低水平。预计随着华东地区复工复产，物流运输正常化后，下游制造业追赶进度与经销商和终端客户补库存需求相叠加，6~8月份刀具行业需求弹性较大。从出货量来看，头部企业4、5月出货量受疫情影响较小，主要系：①疫情背景下，进口品牌断供，目标产品加速导入市场；②销售渠道完善，单一地区需求波动对公司整体出货影响有限。因此，行业需求恢复后，头部企业将率先受益。展望未来，我们认为下半年随着通用制造业景气度回升，机床刀具行业需求将持续保持高位，国产替代加速的背景下，头部企业业绩将保持稳定增长趋势。 投资建议： 预测6~8月份刀具行业需求弹性较大，头部企业竞争优势明显。建议关注中钨高新、欧科亿、华锐精密。 风险提示： 市场竞争加剧，国产替代进程不及预期，制造业景气度下滑，疫情反复影响需求，产能爬坡不及预期、原材料涨价影响盈利能力，市场空间测算不及预期，国产化率测算假设数据误差较大。 1.机床刀具：应用广泛、种类多样的“工业牙齿” 1.1.机床刀具是直接接触加工件、决定产品性能的机床核心零部件 机床普遍应用于制造业生产过程中，是切削、成型、特种加工等基础工艺的载体，是制造业生产线中设备数量占比最高的加工设备，因此也被称为“工业母机”。数控机床已经成为现代制造业的主要装备，制造技术进入数控加工的新时代。以“高精度、高效率、高可靠性和专用化”为特点的数控机床和加工中心等高效设备蓬勃发展。从数控机床产业链来看，上游包括数控机床技术、数控机床主体、电气元件、传动系统、数控系统等核心零部件及系统； 中游包括加工中心、金属切削、特种加工、成型加工和其他部分；机床下游应用广阔，几乎涵盖整个制造业，随着我国汽车产业、军工产业的蓬勃发展，以及世界模具制造业有向亚洲转移的趋势，中国成为数控机床最大的潜在市场。 数控刀具是数控机床实现切削功能的“牙齿”，是机床的关键零部件，广泛应用于加工不锈钢、钢、铸铁、有色金属等金属材料。刀具直接接触加工件，对产品性能起到直接作用，并且也是降低加工成本的重要手段，属于不可缺少的关键配套产品。数控机床的发展将带动全产业链升级，刀具作为机床核心零部件，是机床产业发展的重点之一。 图1：“工业牙齿”数控刀具作为机床关键零部件，是机床产业发展的重点之一 硬质合金刀具是参与数字化制造的主导刀具，是第一大刀具品类。材料是决定刀具切削性能的根本因素，近代刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到硬质合金、陶瓷刀具和超硬材料。 目前数控刀具的材料主要有工具钢（主要是高速钢）、硬质合金、陶瓷、超硬材料（人造金刚石、立方氮化硼）。其中，硬质合金与高速钢两种材料占据90%以上的市场空间。从材料性能上看，硬质合金相较于高速钢具有更高的硬度和耐磨性；从下游应用看，硬质合金相较于陶瓷和超硬材料应用更为广泛。凭借着优秀的性能和广泛的下游应用，我国硬质合金刀具产值占比逐年提高，已从2015年的39.45%提升至2019年的47.47%，为我国第一大刀具品类。 考虑到硬质合金刀具是参与数字化制造的主导刀具，其产值占比上升，侧面反应我国机床装备数控化不断升级。 图2：我国硬质合金刀具产值占比逐步提升 1.2.机床刀具按照切削工艺可分为：车削、铣削、钻削 机床刀具按照切削方式和加工工艺的不同可分为车削、铣削、钻削，三种加工方式中车削与铣削占比较高。 （1）车削加工包括：外圆、内圆、断面等加工，轴类、环类等零件的切槽、仿形或切断加工，紧固连接件的螺纹加工等，主要应用于通用机械、汽车、轨道交通、精密轴承、高端卫浴、石油化工等领域。 （2）铣削加工包括：型面、平面、方肩、仿形、凹槽等加工，主要应用于精密模具、能源装备等领域。 （3）钻削加工包括：机械加工中孔钻加工，主要应用于工程机械、新能源等领域。 表1：机床刀具按照切削加工方式可分为：车削、铣削、钻削 1.3.机床刀具按照结构可分为：焊接刀具、可转位刀具、整体刀具 硬质合金切削刀具根据结构不同可以分为焊接刀具、可转位刀具和整体刀具。可转位刀具与整体刀具广泛应用于数控机床中。 （1）焊接刀具：刀片与刀杆采用焊接方式连接，广泛应用于传统机床中。焊接刀具实际应用中具有以下缺点：①高温焊接影响切削性能：刀片经过高温焊接，强度、硬度降低；②内应力缩短使用寿命：刀片产生内应力，容易出现裂纹等缺陷；③材料浪费：刀柄不能重复使用，浪费原材料；④加工效率低：换刀及对刀时间较长，不适用于数控机床。因此传统焊接刀具无法适用现代制造业高效、高精度的加工要求，逐步被可转位刀具与整体刀具所替代。 （2）可转位刀具：数控刀片与数控刀体（刀盘/刀杆）通过机械夹固方式组成刀具后共同参与金属切削加工。可转位刀具可以通过更换刀片实现切削刃更新，无需重磨，从而提高加工效率。同时具有无法加工部分小直径刀具、刀体影响刀片加工精度等劣势。 图3：可转位刀具结构放大图 图4：数控刀具各产品品类示意图 （3）整体刀具：刀具整体采用硬质合金制造。整体刀具具有以下优势：①刀具直径未受限制；②加工精度等性能不受刀体影响，可用于精密和超精密加工。但因整体刀具换刀时需通过拆卸重磨方式实现切削刃更新，因此加工效率相对较低。 表2：可转位刀具与整体刀具对比 2.竞争格局呈现金字塔形，国产替代大有可为 2.1.竞争格局呈现金字塔型，国内头部企业是推动进口替代的中坚力量 我国机床刀具市场竞争格局呈金字塔形。我国刀具制造行业起步较晚，具有散而小的特点。 中国刀具市场竞争格局呈现金字塔型。第一梯队主要是大型跨国工具公司，例如山特维克、肯纳金属、三菱、住友、伊斯卡等，这些企业占据技术、资源、信息、服务等综合优势，占领了航空航天等领域主要市场份额。第二梯队主要是国内的优秀制造商，包括株洲钻石、欧科亿、华锐精密、厦门金鹭、上海工具厂、天工国际、森泰英格、恒锋工具、沃尔德等，已经形成一定的销售规模与客户资源，具有一定的技术储备，在部分产品的核心参数上达到国际先进水平，是追赶海外龙头、推动进口替代的中坚力量。第三梯队指行业内的中小企业，产品较为低端，主要供给国内低端机床，产品主要用于粗加工阶段。 图5：中国刀具市场竞争格局呈金字塔形 2.2.市场规模：预计2021年我国硬质合金刀具市场规模约260亿，且仍有提升空间 机床刀具具有耗材属性，消费颇具韧性，市场规模持续扩容。从国内刀具市场规模的角度来看，在经济波动、下游景气度影响下，刀具消费规模有所调整。2015年以来，刀具销售逐年走强，2018年刀具消费超过2011年高点，2019年受国际环境与汽车等下游行业持续下行的影响，当年刀具消费额有所下滑，2021年下游需求持续旺盛，全年刀具消费达477亿，创历史新高。整体来看，刀具消费颇具韧性，市场规模稳定持续上升，周期波动不明显。 图6：2021年我国刀具市场规模可达477亿 图7：2020年世界切削刀具产品市场结构 预计2021年我国硬质合金刀具市场规模约260亿，仍有提升空间。《第四届切削刀具用户分析报告》中指出，2018年我国硬质合金刀具消费占比约53%。随着我国制造业升级，且硬质合金刀具是参与数字化制造的主导刀具，因此我们判断硬质合金刀具占比将逐年提升，故假设2019-2021年硬质合金刀具消费占比每年提升0.5pct，据此推算，2021年我国硬质合金刀具市场规模约260亿。从占比来看，2020年全球刀具消费中硬质合金刀具消费占比达63%；我国硬质合金刀具消费占比与全球相比相差较多，因此，我国硬质合金刀具市场规模仍有提升空间。 表3：数控刀具分类（按照材料分类） 2.3.机床刀具国产化率测算 我国刀具进度依赖度不断降低，2021年进口刀具占比降至30%以下。2015年以来我国进口刀具占比逐年降低，由2015年的37%降至2021年29%左右。我们判断主要系：2020年疫情影响下进口品牌断供，国产品牌下游接受度提高，刀具国产替代进程加快；2021年下游需求持续旺盛，刀具行业供不应求，国产品牌飞速发展，头部企业利润端均获得80%以上的增长。 刀具国产替代加速推进，主要系国内刀具厂商不断加强研发实力，推出新产品，部分产品已达到国际先进水平，我国数控刀具自给能力逐步增强。从应用领域来看，在汽车领域的精加工、航空航天、轨道交通、能源等高端领域中进口刀具占比较高，高端刀具的国产替代有待深化。 图8：我国刀具进口依赖度逐年降低 硬质合金刀具国产化率不到50%，国产替代空间可观。2018年开始我国硬质合金刀具国产替代进程持续推进，根据我们的测算，2021年我国硬质合金刀具国产化率约49.6%。分产品来看，2021年我国硬质合金刀片进口规模约90亿，国产化率约37.3%；整体硬质合金刀具进口规模约48亿，国产化率约58.7%。整体来看，我国硬质合金刀具国产化率仍有提升空间。预计到2025年，我国硬质合金刀具市场规模可达270亿，国产化率可达59.5%，其中，硬质合金数控刀片国产化率可达49.6%；整体硬质合金数控刀具国产化率可达66.8%。 主要测算假设如下： 假设1：2022年我国刀具消费市场规模同比下滑5%；2023年与2022年基本持平；2024年之后以每年3%的增速增长。 假设2：根据《第四届切削工具用户调查报告》，2018年硬质合金刀具占比达53%，假设2019年开始每年以0.5%增幅提升。 假设3：根据《我国硬质合金刀具的市场格局和预测》，机床工具工业协会统