五轴联动数控机床行业：产业转型升级+国产替代加速 本土厂商将迎成长机遇

前言：五轴机床是高端机床之一，可同时实现五轴联动加工，主要面向先进制造业的复杂形状加工需求。受益于产业转型升级的带动与国产替代加速，我国本土厂商有望迎更多成长机遇，市占率将加速提升。

一、五轴联动数控机床行业优势凸显,市场规模快速增长

根据观研报告网发布的《中国五轴联动数控机床行业发展深度研究与投资趋势分析报告（2024-2031年）》显示，五轴联动数控机床是目前最先进的机床设备，是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的手段，对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业有着举足轻重的影响。一直以来，五轴数控机床的研制都是世界各制造大国不过余力的重点研发对象。

五轴联动数控机床与一般的三轴、四轴联动数控加工相比，在加工能力、灵活性和效率、设计自由度等方面具有更大的优势，可应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。

资料来看：公开资料，观研天下整理

近年来我国五轴联动数控机床市场规模呈现快速增长态势。数据显示，2023年我国五轴联动数控机床市场规模达到约112亿元。2019-2023年年均复合增长率达15.52%。预计，2024年我国五轴联动数控机床市场规模将达到120亿元。

资料来源：公开数据，观研天下整理

五轴联动数控机床产品包括五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心、五轴龙门加工中心以及五轴车铣（铣车）加工中心等。其中立式五轴是下游客户需求量最大的机型。数据显示，在我国五轴联动数控机床产品市场中，五轴立式加工中心销售量占比最大，达到77.7%。

资料来源：公开数据，观研天下整理

二、航空航天、新能源汽车等领域发展快速下，我国五轴机床有望迎来更大市场空间

五轴机床是加工复杂曲面的重要手段，被广泛应用于航空航天、军事工业、科研、船舶、高精密医疗设备等高端行业。目前在航空航天、汽车等先进制造业应用较多。根据MIRDATABANK发布的数据来看，目前在2023年我国五轴机床应用市场中，航空航天市场占比最大，达到了27%；其次汽车加工需求，占比24%。

资料来源：MIRDATABANK，观研天下整理

综上来看，随着航空航天、新能源汽车等领域发展快速，且对加工需求提出更复杂的要求，五轴机床有望迎来更大市场空间。具体来看，

1、航空航天

国产大飞机产业链释放更多的市场需求。新一代飞机为满足长寿命、结构轻量化等方面的性能要求，大量采用新技术、新结构、新材料，以薄壁整体框架结构为主，切削去除率高达90%以上。而飞机中的各种零部件如发动机叶片、旋涡转子、前后机身、机翼等都需要使用五轴数控加工技术进行制造。因此随着国产大飞机慢慢开始批量生产，五轴机床的需求应该会持续上升。

飞机结构件发展特点

发展方向	特点
整体化、大型化	整体结构设计是飞机减轻重量和提高性能的主要途径，整体结构件呈现出数量越来越多、零件尺寸越来越大的发展趋势
结构复杂化、制造精确化	大型化的结果是零件结构更加复杂，大型化整体结构件与周边选接段察件融合为一体，具有高精度装配孔的耳片结构等大量出现在整体构件上。同时，家件加工的尺寸精度提高，比如练条厚度、腹板厚度更薄，转角半径、底角半径更小，对数控机床基础大件结构特性和热稳定性提出更高要求
材料多样化	现代飞机高速、高机动性能要求不断提高，钛合金、复合材料等具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温等特点的材料大量采用，加工装备不仅要解决铝合金飞机结构件加工，还要解决钛合金、复合材料加工

资料来源：公开资料，观研天下整理

目前我国国产大飞机产业链进一步升级，带动五轴机床需求潜力大。根据相关数据显示，截至2023年底C919累积获得31家客户1061架订单，ARJ21共获28家客户775架订单。从中长期来看，我国民用飞机发展前景广阔。预计到2041年全球新机交付市场6.4万亿美元，其中中国市场接近1.5万亿美元，市场份额23%位列全球第一。此外产业集群效应将加速全球航空制造业向中国迁移，未来市场空间超过2.7万亿元的维修保障、工程服务等航空后市场也将向国内企业开放，从而也将带动五轴机床的需求。

数据来源：公开数据，观研天下整理

2、新能源汽车

新能源汽车零件结构及加工工艺变化为五轴机床带来更多使用场景。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车较传统燃油车相比，其在结构上发生的重大变化，不再需要传统的内燃机，为发动机零部件的多种复杂金属切削加工工艺将减少使用，以动力总成（电机、电控、电池）为代表的零部件均需定制化开发。

传统燃油车与纯电动车结构区别

传统燃油车		纯电动车
传统系统	变速箱、传动轴等	动力系统	电池系统
动力系统	发动机、燃油系统、排气装置等		电机系统
			电控系统
制动系统		制动系统
车身		车身
汽车电子		汽车电子
传统底盘 (悬挂系统和传动系统)		底盘 （一体化电池盒）
内外饰		内外饰

资料来源：FuMaTechIRACE微信公众号，观研天下整

与此同时，新能源汽车一体压铸大幅减少零部件使用数量及制造时间，从而取代传统复杂的冲压+焊接工序，减速器壳体、转向架、前后桥等环节成为五轴机床新的增长点。除了曲面复杂加工的硬性要求外，减少装夹次数带来加工效率的提升也催生更多的联动五轴机床需求。

新能源汽车部件与机床选型

新能源汽车部件	加工需求	适用机床
电池壳体	加工量较少，形状也比较简单	三轴机床
电机壳体	没有球面、曲面和空间角度	四轴道用机床
小尺寸异形件	加工时需要有很多空间角度，小而精密的零件加工需求	五轴机床
大尺寸结构件	大尺寸、结构略复杂，一体化铸造成型后，更需要配套相应大型龙门机床进行压铸件的毛刺与毛边等的切削	五轴卧式加工中心

资料来源：FuMaTechIRACE微信公众号，观研天下整

近年在政策支持、市场需求增多、技术推进和产业链建设等因素推动下，我国新能源汽车技术水平不断进步、产品性能明显提升，产销规模连续九年位居世界首位。数据显示，2023年我国新能源汽车产销量分别达958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，市场占有率达31.6%。2024年1-10月，新能源汽车产销分别完成977.9万辆和975万辆，同比分别增长33%和33.9%，市场占有率也已高达39.6％，可见其在汽车市场中的主导地位日益巩固。这也为联动五轴机床带来较大的发展机会。

 

数据来源：中国汽车工业协会，观研天下整理

三、五轴机床特点契合产业转型需求，未来有望替代部分三轴机床

五轴机床经济性好，加工效率更高，占地和能耗更小，能在一定程度上替代三轴机床。根据全球五轴机床的龙头企业德马吉森精机公布的数据显示，用10台五轴机床换掉50台立式五面加工机床后，加工量提高了，占地变小了，能耗还节约了42%。同时由于五轴机床特点契合产业转型需求，目前市场销量占比不断提升，并呈现出更高的增速，预计未来有望在航空航天、模具、新能源等领域有替代三轴机床的趋势。2024年上半年我国五轴加工中心销量为3605台，同比增长14.37%；而同期数控机床整体销量增速为-7.83%。预计2024年五轴机床在数控机床销量中占比有望达到11.3%。

数据来源：MIRDATABANK，观研天下整理

数据来源：MIRDATABANK，观研天下整理

四、国产替代进程加速，本土厂商研发与技术日趋成熟

近年我国国产高端数控系统和五轴联动机床都已经实现了从无到有的突破。当下在自主可控诉求渐强、国家政策释放支持红利的背景下，我国五轴机床国产替代进程加速。

自主可控方面：当前我国高端机床产业链做到“自主可控”非常急迫。从五轴机床的构成方面看，五轴机床和三轴机床比起来，主要是对五轴数控系统、摆头、转台等部件进行了增加或者升级。五轴机床制造难，主要是对高端数控系统和功能部件要求高，可国内产业链不太成熟，使得核心部件靠进口。从而也就导致国产五轴机床价格降不下来，后续维修保养成本也高，普及就慢，且压制了国内企业的利润。例如数控系统大多是从西门子、海德汉、发那科、三菱这些厂商进口的，进口成本高不说，还受封锁限制，有些高端模块都不让中国进口。功能部件得靠进口，像摆头、转台、测量反馈元件这些，目前国内产业链专业化程度跟西方比差得远，种类少，质量还不稳定，高端功能部件靠进口就影响了机床厂的利润。

政策方面：近年来，我国重点产业对高档数控机床有较强的自主可控需求，国内政府重视工业母机产业链发展，频繁出台一系列相关政策以及相关支持措施，鼓励高端数控机床研发创新和国产替代并支持下游航空航天、模具、汽车行业的大力发展、高效加工需求等，为五轴加工中心市场提供了强有力的支撑。在相关政策的加持下，五轴机床国产厂商的基础研发、生产制造、销售途径等方面实力得到不断提升，高端五轴机床国产化有望进入快车道。

国家相关部门近年来制定多项政策鼓励工业母机产业发展

时间	相关部门	文件名称	主要内容
2019年	工信部等	《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022年）》	在高档数控机床和机器人领域，重点突破系统开发平台和伺服机构设计，强化高端装备制造业的关键设计
2019年	发改委	《产业结构调整指导目录（2019年本）》	将“高档数控机床及配套数控系统：五轴及以上联动数控机床，数控系统，高精密、高性能的切削刀具、量具量仪和磨料磨具”列为鼓励发展项目
2022年	中国机械工业联合会	《重大技术装备推广应用导向目录机械工业领域（2022年版）》	将“高端工业母机之数控机床”列为目录内容第一大项，包括卧式五轴加工中心、立式五轴加工中心、五轴联动铣车复合加工中心等
2023年	财政部等	《关于提高集成电路和工业母机企业研发费用加计扣除比例的公告》	集成电路企业和工业母机企业开展研发活动中实际发生的研发费用，未形成无形资产计入当期损益的，在按规定据实扣除的基础上，在2023年1月1日至2027年12月31日期间，再按照实际发生额的120%在税前扣除；形成无形资产的，在上述期间按照无形资产成本的220%在税前摊销
2014年	国务院	《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》	推进机械等重点行业设备更新改造，深入推进机床等传统设备再制

资料来源：公开资料，观研天下整理

在“04专项”、机床工具行业“十四五”发展规划纲要这些政策的推动下，从功能部件一直到主机制造，国内的五轴机床技术越来越成熟，已经有了国产替代的基础。例如在数控系统方面，科德数控、华中数控在五轴数控系统上已经实现了从0到1的突破。

国内的五轴机床技术越来越成熟

相关部件	相关技术发展情况
数控系统	科德数控、华中数控在五轴数控系统上已经实现了从0到1的突破。例如华中数控系统现在已经涵盖了像RTCP功能、直角头双向刀长补、摆头分度、动态精度测定、数显手摇、斜面对刀、全闭环模式下零位保护功能、刀轴方向长度补偿、五轴倾斜面加工、法向进退刀、线性插补、大圆插补这些典型的五轴功能了，能够满足五轴加工的需求。科德数控公布的数据显示，它自己研发的数控系统对外售卖的价格比西门子840D的平均价格低50%呢。这很可能会让国产五轴机床降低成本的速度加快，使它的渗透率得到提升。
机床厂	科德数控不只是数控系统靠自己研发和制造来配套，摆头、转台这些功能部件也是自己制造的。在直驱或者双直驱技术的助力下，在功能、控制精度以及加工效率等方面都达到了国际先进的水平。
	埃弗米自己制造主轴、摆头、摇篮转台，靠着欧洲GTRT高端机械传动技术和自研的齿轮消隙专利技术这些核心技术，刚性、稳定性、精度方面的表现都特别好。
	济南二机床的双摆角铣头项目国家验收通过了。2021年，济南二机床集团有限公司带头承担的国家重大专项项目“数控机床双摆角铣头关键技术研究及应用示范”，在陕西汉中顺利完成了综合绩效评价和档案终验收。这个项目攻克了不少关键技术，像双摆角铣头系列化、关键零件制造、静/动态精度调整、补偿和性能优化、跟国产数控系统匹配还有可靠性验证等技术，并且在重点领域给用户完成了40台套产品的示范应用。

资料来源：公开资料，观研天下整理

当下随着国产厂商在产品精度、速度以及稳定性等设备性能上实现突破，带动国产厂商市占率逐年提升，打破了以往五轴市场由外资机床厂商垄断的局面。有数据显示，国产厂商科德数控、纽威数控、海天精工在国内五轴机床市场份额（销量口径）为2.18%、0.85%、1.01%，而到2023年已分别提升至3.91%、1.51%、1.13%。

数据来源：公开数据，观研天下整理

数据来源：公开数据，观研天下整理

五、国内市场竞争格局分化，五轴厂商主要分为三个梯队

目前我国五轴联动数控机床市场竞争格局分化，相关厂商主要分为三个梯队。其中以DMGMORI、GF、GROB为主等海外企业凭借其技术研发、产品规格、国家销售网络规模等方面具备先发优势，在产品精度和稳定性等方面保持领先，处于第一梯队。中国大陆厂商则正在快速追赶，系统软件研发和整机技术日趋成熟，目前处于第二梯队。第三梯队是中国台湾厂商，其产品精度高但出货量较低。

我国五轴厂商可以分为三个梯队

梯队	代表企业	基本情况
第一梯队	DMGMORI、GF、GROB等海外企业	这类厂商技术研发、产品规格、国家销售网络规模等方面具备先发优势，在产品精度和稳定性等方面保持领先。
第二梯队	科德数控、北京精雕为代表的中国大陆厂商	这类厂商系统软件研发和整机技术日趋成熟，但相比第一梯队厂商的产品仍有追赶空间。
第三梯队	中国台湾厂商	这类厂商产品精度高但出货量较低。

资料来源：公开资料，观研天下整理（WW）