加工中心

　　核心观点：

　　机床刀具是工业消费品，赛道好空间大，国产刀具行业有较大提升空 间。刀具是机床加工中使用的耗材，需求较为稳定，周期性较弱。根 据华锐精密招股书，全球市场规模超过 300 亿美元，国内约 400 亿元。 根据山特维克与肯纳金属年报，全球市场高端应用集中在航空、汽车 领域与欧美地区。根据华锐精密及欧科亿招股书披露，国内刀具消费 占机床消费比例约 25%，低于发达国家的 50%;硬质合金刀具中刀片 占比约 50%，亦低于发达国家。随着产业升级及机床数控化率提升， 国内整体刀具消费及数控刀片市场均有较大提升空间。

　　市场竞争围绕产品与服务，高端直销为主，中端经销为主。数控刀片 核心技术包括基体材料、结构设计、精密成型、涂层等环节。刀具对 加工质量、成本与销量有直接影响，同时需根据加工材质、加工工艺 的不同进行针对性设计，种类繁多。高端市场需提供整体解决方案， 以直销为主，山特维克一方面布局全球培训、配送、售后网络，一方 面利用数字化技术赋能非标定制。中端市场综合比拼产品性能与价格， 日韩及国内企业以经销为主。

　　国产刀具性能已与日韩产品相当，进口替代有望加速。进口产品第一 梯队为山特维克等欧美企业，第二梯队为三菱等日韩企业。国产刀具 性能上已与日韩刀具相当，尚弱于欧美刀具，在产品力角度已具备部 分进口替代条件。部分国内企业如华锐精密、欧科亿等采取产品集中 攻关，销售尝试新模式等策略，取得较快成长。根据行业各公司招股 书与年报数据，2017 年至 2020 年，华锐精密与欧科亿数控刀片产量 年复合增长率分别为 33%和 40%。若考虑株洲钻石与厦门金鹭在内， 四家国内主要企业数控刀片产量 2017 年至 2020 年从 1.2 亿片提升至 2.3 亿片，年复合增长率约 22%。

　　一、机床锋刃：刀具系统

　　(一)直接作用于工件，硬质合金数控刀片占据主流

　　机床主轴通过切削刀具作用于工件，刀具可根据材质与结构分类。机床是工业母机， 刀具则是机床直接作用于工件的锋刃，对整体加工效果有重要影响。机床主轴与刀 具系统间一般由工具系统连接，刀具系统根据材质的不同可分为工具钢、硬质合金、 陶瓷、超硬材料刀具，根据结构的不同可分为可转位刀具、整体刀具、焊接刀具。

　　硬质合金各项性能较为均衡，在材质中占据主流。切削刀具材质主要包括工具钢、 硬质合金、陶瓷、超硬材料等，各类材料具有不同优劣势，如工具钢的耐冲击性较 好、硬度相对较差，陶瓷材料的化学稳定性高、强度与韧性低，超硬材料硬度最高、 断屑性能不佳。硬质合金由作为主要组元的难熔金属碳化物(如碳化钨)和起粘结 相作用的金属(如钴)组成，硬度、耐磨性、强度及韧性指标较为均衡，可用于车 铣钻等多种工艺，铸铁、有色金属、不锈钢等多种材料的加工。

　　全球及国内硬质合金占比分别为63%和53%，国内占比有进一步提升空间。根据华 锐精密招股说明书披露，世界及国内切削刀具中，硬质合金占比分别为63%和53%。 硬质合金国内外占比差异部分与产业结构有关，如根据沃尔德招股书，国内消费电 子行业发展较快使得适用于屏幕切割的超硬材料占比上升。随着国内经济的进一步 发展与汽车、航空航天等高端装备行业的突破，硬质合金材料占比有望向世界平均 水平靠近。

　　相比整体或焊接刀具，刀片灵活性及经济性较好。焊接刀具与整体刀具均一体参与 切削，发生磨损后需要重新磨制或直接报废。可转位刀具系统由固定刀杆和可替换 和转位的刀片组成，灵活性及经济性较好。海外龙头刀片销售占比较高，以山特维 克为例，2018年刀片销售与圆柄刀具销售的比例约为3:1。根据欧科亿招股说明书披 露，2019年刀片销售约占硬质合金刀具销售的50%。随着国内刀片行业发展及机床 数控化率提升，国内刀片销售占比有望向上提升。

　　(二)全球市场超过 300 亿美元，汽车与航空应用较多

　　全球市场超过300亿美元，20年受疫情影响下滑，亚洲市场恢复较快。根据华锐精 密招股书，2016年-2018年全球切削刀具消费额分别为331亿美元、340亿美元和349 亿美元，稳定在300亿美元以上。根据山特维克年报，2020年刀具业务受疫情影响， 销售额为35.4亿美元，较2018年下降约25%，但亚洲中端市场从20Q2开始率先复苏。 从国内金属切削机床产量情况看，2019年受贸易战因素影响景气度较差，2020年克 服疫情影响后景气提升较快，月产量累计增速在2020年10月由负转正，对刀具消费 产生拉动作用。

　　高端刀具：市场集中在汽车、航空产业与欧美地区。根据山特维克年报披露，高端 刀具市场竞争主要在山特维克、肯纳金属及伊斯卡间进行，中端市场的竞争者还包 括日本三菱、中国株钻等。根据山特维克及肯纳金属年报，行业方面，除通用机械 行业外，汽车、航空是刀具消费量最大的细分行业，收入占比合计约40%。在受疫 情影响前，山特维克航空业务收入提升较快，由2015年的4.8亿美元增加至2019年 的7亿美元，贡献了同期刀具收入增量的63%。地区方面，欧美是主要市场，收入占 比合计在70%以上。

　　中端刀具：日本销售额保持稳定，硬质合金占比显著上升。日韩刀具是中端市场的 代表，包括三菱综合材料、京瓷、特固克、克洛伊等公司。根据Bloomberg数据， 2011年-2019年，日本机床刀具销售额由3868亿日元增长至4560亿日元，年复合增 长率为2.1%。同期，硬质合金刀具销售额年复合增长率为3.3%，收入占比由59%增 长至65%。

　　(三)国内市场规模约 400 亿元，制造业升级带来增长契机

　　国内市场规模约400亿元，作为耗材受周期影响较小。根据欧科亿招股书数据，2005 年至2011年，国内刀具市场与金属切削机床市场共同经历了快速增长，刀具市场规 模由137亿元增至400亿元，年复合增长率为19%。2011年后，国内金属切削机床经历产业调整，产量由2011年的86万台下降为2019年的42万台，刀具作为耗材，受周 期影响较小，消费额维持在400亿元的规模。

　　数控化率提升、消费占比提升带来增长契机，数控刀片首先受益。刀具的性能很大 程度上决定了机械加工质量与生产效率，现代数控机床需与高效刀具互相协调、平 衡发展。根据华锐精密招股书披露，德国、美国、日本等制造业强国的机床数控化 率在60%以上，刀具消费规模为机床消费的50%。2019年，中国金属切削机床数控 化率为38%，刀具消费额占机床消费的25%，处于快速提升阶段，但仍与发达国家 存在较大差距。

　　在我国刀具产品消费结构中，由于我国机械加工的机床数控化水平较低，数控刀片 占比较低。根据欧科亿招股书披露，国内硬质合金刀具产品中刀片与其他刀具的比 例约为1:1，而山特维克2018年数据为3:1，预计国内数控刀片消费将首先受益于制造业升级，增长空间广阔。

　　进口刀具金额保持稳定，占比逐渐下降。根据华锐精密招股说明书披露，中国刀具 进口规模保持在130亿元左右，2015年前，进口占比有所上升，反映了下游制造业 升级，对高端产品需求增加。随着国内包括华锐精密、欧科亿在内的新兴企业涌现， 国产替代启动，进口占比由2015年的37.2%逐步下降至2019年的34.6%。

　　二、抽丝剥茧：刀具行业的竞争逻辑

　　(一)产品端：材料与工艺构成繁多品类

　　刀具产品主要根据工件材料、切削工艺进行分类。切削刀具直接作用于工件，不同 工件材质及不同切削工艺都对切削刀具产生不同需求，形成繁多的产品种类。如按 工件材质区分，可分为钢、不锈钢、铸铁、有色金属、耐热合金、淬硬钢等，如按 切削工艺区分，可分为车削、铣削、钻削等。

　　工件材料中占比较高的是普通钢、难切削材料(不锈钢、耐热合金等)，需进行基 体、结构、涂层等方面的针对性研发。根据欧科亿披露，工件材料根据ISO标准可 分为钢、不锈钢、铸铁、有色金属、耐热合计、淬硬钢等六组，其中普通钢使用占 比最高为30%，不锈钢、耐热合金等难切削材料使用占比为23%。为适应不同工件 材料的加工要求，刀具厂家需在基体材料、结构与涂层方面进行针对性研发，如欧 科亿主要针对钢材切削开发了通用槽型、梯度结构基体、高耐磨低摩擦化学涂层等。

　　切削工艺中车削、铣削占比较高，刀具工艺特点不同。机床金属切削工艺包括车削、 铣削、钻削、镗削等，其中车削与铣削占比较高。根据Wind数据，在德国金属机床 产值中，车削、铣削各占16%和11%，部分兼具车削、铣削工艺的加工中心占25%， 合计为52%。车削工艺中工件做主运动，通常只有一个切削刃参与切削，铣削工艺 中，刀具做主运动，通常有多个切削刃同时参与切削，该种工艺的区别使得车削刀 片与铣削刀片在结构、轮廓、生产精度控制、涂层技术等方面均存在区别。

　　(二)渠道端：直经销并存，高端需求定制化

　　刀具成本占比一般较低，少数用户超过5%，消费额举足轻重。以航亚科技为例，其主 要产品是航空发动机零部件，工件材质主要为钛合金等难切削材料，其刀具采购额 占营业成本的比例约在12%左右。若我们假设每个企业营业成本一致，经简单估算， 刀具成本占比在5%以上企业的刀具消费额是所有成本区间企业中最多的，占整体刀 具消费额的比例在30%左右。

　　高端市场以直销为主，中低端市场以经销为主，客户库存量较少。根据第四届切削 刀具用户调查报告，约有30%的刀具系直销，60%为经销，还有9%为电商销售，在 整体市场中，经销占据主要地位。中低端市场以经销为主，根据华锐精密招股书， 数控刀具业务中经销占比均在80%以上。高端市场以直销为主，根据山特维克年报， 其收入中55%-60%为直销，其中在亚洲市场高端产品为直销，中端产品为经销。

　　(二)生产端：多环节、高投入

　　数控刀片核心技术包括基体材料开发、结构设计、精密成型、涂层四大环节，细节 技术不同企业各有侧重。基体材料技术可细分为牌号开发及稳定性控制技术，结构 设计主要是槽型设计，精密成型可细分为模具制备、混合料制备、压制成型控制、 烧结成型控制、磨削加工技术，涂层可细分为PVD涂层开发、CVD涂层开发技术。 刀具企业一般均具有着四大技术环节，但在具体细节上各有侧重，若比较华锐精密 与欧科亿的精密成型环节，除压制、烧结等共同环节外，华锐精密更加强调模具制 备，欧科亿更加强调磨削加工。

　　数控刀片生产环节主要包括配料、压制成型、烧结成型、深加工、涂层等，进口设 备投资较大。数控刀片的生产环节与核心技术环节存在对应关系，配料、压制、烧 结共同实现基体材料技术，压制、烧结、深加工共同实现结构设计与精密成型技术。 根据华锐精密与欧科亿招股书，其主要生产设备投资较大，年产能单位投资额约4 元/片，占产品单价的约70%，除烧结炉实现国产，压机、磨床、PVD涂层炉、CVD 涂层炉等主要设备仍需要从德国、瑞士、日本等国进口。

　　华锐精密与欧科亿在设备投资上大方向一致，细节有所差异。华锐精密与欧科亿的 基本工艺流程一致，主要设备在种类上一致，受产品结构与具体工艺路线影响在细 节上有所差异。如在精密成型方面，欧科亿对磨床投资较多，在涂层方面，华锐精 密的铣削刀具较多，因此对PVD涂层炉的投资较大。

　　行业整体的投资较重，资产周转率较低。主要公司总资产周转率均均低于1，其中山 特维克、肯纳金属高于0.8，领先与株洲钻石、欧科亿、华锐精密等国内企业，体现 了较高的运营效率与产品附加值。

　　成本主要由直接材料与制造费用构成，原材料价格影响可控。华锐精密与欧科亿在 刀具业务方面均呈现出以直接材料与制造费用为主的成本结构，直接材料与制造费 用各占营业成本的40%-50%，其余10%为直接人工成本。华锐精密的主要原材料为 碳化钨及钴粉，占营业成本的比例分别约为30%及10%，其中占比最高的碳化钨近 年市场价格保持稳定，价格变动一般不超过20%，对利润总额的影响约10%，钴粉 价格变动相对较大，但占成本比例较低，原材料价格对盈利能力的影响相对可控。

　　三、精益求精：国产替代正当时

　　(一)他山之石：海外巨头成长之路

　　刀具业务围绕产品及服务展开，山特维克两翼并进铸就龙头地位。刀具直接作用于 切削工件，其性能与加工质量、效率有直接关系，对产品性能要求较高;同时刀具 又与工艺紧密联系，需根据工件材质、切削参数等进行选择，种类繁多，服务也非 常重要。产品与服务是海外刀具巨头发展的两条主线。以山特维克为例，其产品革 新围绕材质、结构与涂层，先后推出了机械加紧可转位刀片、伽马涂层、模块化工 具系统、金刚石涂层、氧化铝单晶涂层等新产品;其服务早期围绕销售渠道展开， 逐步建立了完善的培训、配送及售后体系，后续重点推进数字化与定制化服务，通 过刀具选择程序、加工模拟程序等提升了非标定制的效率与经济性。

　　山特维克业务广泛，近年重新聚焦盈利能力较强的刀具业务。与诸多跨国公司类似， 山特维克的业务广泛，除刀具业务外，还包括材料业务、矿山业务等，刀具业务收 入占比在2011年约为30%。刀具业务盈利能力较强，营业利润率一般高于公司整体， 2012年后山特维克重新聚焦刀具业务，主要是整合放弃了部分矿山业务。2019年， 刀具业务收入占公司40%，营业利润占公司63%，是公司无可置疑的核心业务。

　　刀具业务的资本驱动性较强，收入与资产同步扩张。刀具业务资产较重，业务发展 离不开资产投入。2004年至2019年，山特维克机械加工业务收入由26亿美元增加至 44亿美元，年复合增速为3.4%，资产同步扩大，收入/资产保持在1.1左右，折旧摊 销占营业收入比例保持在5%左右。除少数年份因宏观环境变化，导致收入下滑、盈 利承压外，山特维克刀具业务多数年份的盈利能力较好，营业利润率保持在 20%-25%。

　　提供整体解决方案，行业覆盖广泛。根据山特维克官网，其具备为航空航天、汽车、 石油天然气、医疗、模具、发电、风电等领域提供整体解决方案的能力。山特维克 的整体解决方案建立在具体零部件加工的基础上，覆盖广泛，以汽车为例，其业务 涵盖变速箱生产中涉及的轴、齿轮等，发动机生产中涉及的缸体、缸盖、曲轴、连 杆等，其他零部件中的壳体、转向节、制动钳等

　　整体解决方案的提供依托于全面产品线。单一零部件的加工需经若干工序，需要不 同的机床刀具，山特维克全面的产品线支撑了其整体解决方案。以航空钛合金整体 叶盘为例，山特维克可为高进给侧铣、半精加工点铣、深槽插铣、钻削提供适用刀 具，并配套了适合小尺寸深入加工的刀杆系统。

　　并购进一步完善产品线。在发展过程中，山特维克收购了多家公司，主要包括法国 Safety S.A.(1971年收购)，德国瓦尔特(2002年收购)，挪威Teeness(2008年 收购)，Precorp(2013年)。伊斯卡的母公司IMC集团(伯克希尔哈撒韦旗下)的 并购路径更为清晰，其整合了多家刀具公司，形成了全面与特长兼顾的布局，除产 品线全面的伊斯卡外，还包括擅长重型铣削、镗削的Ingersoll，擅长汽车发动机铝加工工具的It.Te.Di，擅长石油领域用螺纹刀具的Tool Flo等。

　　(二)望其项背：国产刀具性能已与日韩产品相当

　　硬质合金数控刀具通常包含材料性能及切削性能两个维度，材料性能包含基体硬度、 涂层硬度和冲击韧性等，一般而言硬度越高，冲击韧性就越差，通常要根据刀具的 具体应用领域平衡其硬度和韧性。切削性能则包含耐用度、加工效率和加工精度， 直接关系到切削加工的质量、效率与成本。材料性能与切削性能是相互联系的，一 般来说材料性能越好，切削性能也越好，在很多情况下刀具性能无法简单通过硬件 指标体现，需在实际切削中展现。国内部分厂商的刀具性能目前已与日韩刀具相当， 仍落后于以山特维克为代表的欧美刀具。

　　材料性能指标上国产刀具与进口产品已处于同一水平。根据华锐精密披露，其PVD 与CVD涂层刀具在硬度、韧性指标上与进口产品基本一致，PVD涂层刀具在反映涂 层合金结合强度的大载荷划痕指标上略弱于三菱、特固克等日韩产品，总体性能指 标处于同一水平。

　　切削性能方面国产刀具与日韩刀具相当，尚落后于欧美刀具。根据欧科亿披露，其 刀具在切削力、断屑、磨损、加工精度等方面已与三菱、泰珂洛等日韩刀具相当， 但仍与山特维克等欧美刀具存在差距。 在切削力方面，在不同参数下切割不锈钢时，欧科亿与三菱产品在X、Z、Y轴方向 上的切削力基本相当，处于同一水平。

　　在磨损方面，欧科亿与三菱产品在切割不锈钢时表现相当，加工时间达到24分钟时 磨损超过0.3毫米，出现崩刃等现象;欧科亿与泰珂洛产品在切割钢件时表现相当， 在加工长度达到42米时磨损超过0.3毫米，出现崩刃等现象，但山特维克刀具在上述 工况下磨损较小，仍能正常加工。

　　在加工精度方面，在选取的切割不锈钢及钢件的工况下，欧科亿与三菱及泰珂洛产 品互有优劣，整体表现相当，山特维克产品则在各工况中表现较好。

　　(三)蓄势待发：国产刀具企业快速成长

　　海外刀具巨头市场份额较高，国内企业近年成长较快。根据华锐精密披露，欧美数 控刀片生产起步于20世纪40年代，国内1988年才从山特维克引进了第1条硬质合金 数控刀片生产线。欧美刀具企业在国内市场竞争中仍处于第一梯队，日韩企业处于 第二梯队，2018年，国内企业中除株洲钻石外，市占率均小于1%。近年来国内企业 增长较快，华锐精密与欧科亿两家民营企业尤其突出，2017年至2020年产量分别增 长了175%和136%。结合厦门金鹭与株洲钻石披露数据估算，2017年至2020年，四 家国产头部企业数控刀片产量由1.2亿片增长至2.3亿片，年复合增长率约22%

　　产品突破路径：集中攻关。数控刀片根据工艺与加工材质的不同具有繁多的类别， 对后发企业来说，集中攻关，以一点突破带动整体突破是可行的策略。欧科亿着眼 于工件材质，首先完成钢件的攻关，接下来依次开拓不锈钢及铸铁材质业务。华锐 精密着眼于切削工艺，首先在铣削方面取得突破，随后带动市场空间更大的车削业 务。集中攻关使国内企业取得了最初的市场突破，但无论是开拓高端市场，还是提 供整体解决方案，都要求国内企业下一步提升产品的全面性。

　　销售路径：尝试新模式。刀具传统销售模式为直销与经销，其中直销面向终端用户， 经销面对代理商。欧科亿与华锐精密在市场开拓过程中进行了新销售模式的尝试， 欧科亿利用部分工具企业的客户资源优势，开拓OEM/ODM业务，促成了销量的快 速提升;华锐精密打破行业惯例，尝试开展专卖店业务，在产品推广策略、考核政 策、技术支持方面与一般经销有所区别，致力于提升公司在终端用户中的影响力。

　　资本市场助力行业进一步发展。2020年对刀具行业来说是资本市场大年，株洲钻石 通过上市母公司定增募资扩产，华锐精密与欧科亿成功实现科创板IPO。在具备市场 契机与资金保障的情况下，主要刀具厂商纷纷进行扩产，在硬质合金数控刀片方面 包括株洲钻石2000万片、华锐精密3000万片、欧科亿4000万片、厦门金鹭4000万 万片，合计1.3亿片，约占这4家企业2020年产量的50%。成功科创板上市的欧科亿 与华锐精密均规划了研发中心项目，目前在研项目既包括涂层、超细纳米、金属陶瓷等基础研究，也包括航空加工、高温合金加工、小零件加工等国内急需的应用研 究，若实现技术突破，将进一步加快进口替代的速度。

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