機床刀具行業(yè)研究：寶劍鋒從磨礪出國產(chǎn)廠商蓄勢待發(fā)

機床刀具行業(yè)研究：寶劍鋒從磨礪出，國產(chǎn)廠商蓄勢待發(fā)一、機床鋒刃：刀具系統(tǒng)（一）直接作用于工件，硬質(zhì)合金數(shù)控刀片占據(jù)主流機床主軸通過切削刀具作用于工件，刀具可根據(jù)材質(zhì)與結(jié)構(gòu)分類。機床是工業(yè)母機，

刀具則是機床直接作用于工件的鋒刃，對整體加工效果有重要影響。機床主軸與刀

具系統(tǒng)間一般由工具系統(tǒng)連接，刀具系統(tǒng)根據(jù)材質(zhì)的不同可分為工具鋼、硬質(zhì)合金、

陶瓷、超硬材料刀具，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分為可轉(zhuǎn)位刀具、整體刀具、焊接刀具。硬質(zhì)合金各項性能較為均衡，在材質(zhì)中占據(jù)主流。切削刀具材質(zhì)主要包括工具鋼、

硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬材料等，各類材料具有不同優(yōu)劣勢，如工具鋼的耐沖擊性較

好、硬度相對較差，陶瓷材料的化學(xué)穩(wěn)定性高、強度與韌性低，超硬材料硬度最高、

斷屑性能不佳。硬質(zhì)合金由作為主要組元的難熔金屬碳化物（如碳化鎢）和起粘結(jié)

相作用的金屬（如鈷）組成，硬度、耐磨性、強度及韌性指標較為均衡，可用于車

銑鉆等多種工藝，鑄鐵、有色金屬、不銹鋼等多種材料的加工。全球及國內(nèi)硬質(zhì)合金占比分別為63%和53%，國內(nèi)占比有進一步提升空間。根據(jù)華

銳精密招股說明書披露，世界及國內(nèi)切削刀具中，硬質(zhì)合金占比分別為63%和53%。

硬質(zhì)合金國內(nèi)外占比差異部分與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如根據(jù)沃爾德招股書，國內(nèi)消費電

子行業(yè)發(fā)展較快使得適用于屏幕切割的超硬材料占比上升。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的進一步

發(fā)展與汽車、航空航天等高端裝備行業(yè)的突破，硬質(zhì)合金材料占比有望向世界平均

水平靠近。相比整體或焊接刀具，刀片靈活性及經(jīng)濟性較好。焊接刀具與整體刀具均一體參與

切削，發(fā)生磨損后需要重新磨制或直接報廢?？赊D(zhuǎn)位刀具系統(tǒng)由固定刀桿和可替換

和轉(zhuǎn)位的刀片組成，靈活性及經(jīng)濟性較好。海外龍頭刀片銷售占比較高，以山特維

克為例，2018年刀片銷售與圓柄刀具銷售的比例約為3:1。根據(jù)歐科億招股說明書披

露，2019年刀片銷售約占硬質(zhì)合金刀具銷售的50%。隨著國內(nèi)刀片行業(yè)發(fā)展及機床

數(shù)控化率提升，國內(nèi)刀片銷售占比有望向上提升。（二）全球市場超過

300

億美元，汽車與航空應(yīng)用較多全球市場超過300億美元，20年受疫情影響下滑，亞洲市場恢復(fù)較快。根據(jù)華銳精

密招股書，2016年-2018年全球切削刀具消費額分別為331億美元、340億美元和349

億美元，穩(wěn)定在300億美元以上。根據(jù)山特維克年報，2020年刀具業(yè)務(wù)受疫情影響，

銷售額為35.4億美元，較2018年下降約25%，但亞洲中端市場從20Q2開始率先復(fù)蘇。

從國內(nèi)金屬切削機床產(chǎn)量情況看，2019年受貿(mào)易戰(zhàn)因素影響景氣度較差，2020年克

服疫情影響后景氣提升較快，月產(chǎn)量累計增速在2020年10月由負轉(zhuǎn)正，對刀具消費

產(chǎn)生拉動作用。高端刀具：市場集中在汽車、航空產(chǎn)業(yè)與歐美地區(qū)。根據(jù)山特維克年報披露，高端

刀具市場競爭主要在山特維克、肯納金屬及伊斯卡間進行，中端市場的競爭者還包

括日本三菱、中國株鉆等。根據(jù)山特維克及肯納金屬年報，行業(yè)方面，除通用機械

行業(yè)外，汽車、航空是刀具消費量最大的細分行業(yè)，收入占比合計約40%。在受疫

情影響前，山特維克航空業(yè)務(wù)收入提升較快，由2015年的4.8億美元增加至2019年

的7億美元，貢獻了同期刀具收入增量的63%。地區(qū)方面，歐美是主要市場，收入占

比合計在70%以上。中端刀具：日本銷售額保持穩(wěn)定，硬質(zhì)合金占比顯著上升。日韓刀具是中端市場的

代表，包括三菱綜合材料、京瓷、特固克、克洛伊等公司。根據(jù)Bloomberg數(shù)據(jù)，

2011年-2019年，日本機床刀具銷售額由3868億日元增長至4560億日元，年復(fù)合增

長率為2.1%。同期，硬質(zhì)合金刀具銷售額年復(fù)合增長率為3.3%，收入占比由59%增

長至65%。（三）國內(nèi)市場規(guī)模約

400

億元，制造業(yè)升級帶來增長契機國內(nèi)市場規(guī)模約400億元，作為耗材受周期影響較小。根據(jù)歐科億招股書數(shù)據(jù)，2005

年至2011年，國內(nèi)刀具市場與金屬切削機床市場共同經(jīng)歷了快速增長，刀具市場規(guī)

模由137億元增至400億元，年復(fù)合增長率為19%。2011年后，國內(nèi)金屬切削機床經(jīng)歷產(chǎn)業(yè)調(diào)整，產(chǎn)量由2011年的86萬臺下降為2019年的42萬臺，刀具作為耗材，受周

期影響較小，消費額維持在400億元的規(guī)模。數(shù)控化率提升、消費占比提升帶來增長契機，數(shù)控刀片首先受益。刀具的性能很大

程度上決定了機械加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率，現(xiàn)代數(shù)控機床需與高效刀具互相協(xié)調(diào)、平

衡發(fā)展。根據(jù)華銳精密招股書披露，德國、美國、日本等制造業(yè)強國的機床數(shù)控化

率在60%以上，刀具消費規(guī)模為機床消費的50%。2019年，中國金屬切削機床數(shù)控

化率為38%，刀具消費額占機床消費的25%，處于快速提升階段，但仍與發(fā)達國家

存在較大差距。在我國刀具產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)中，由于我國機械加工的機床數(shù)控化水平較低，數(shù)控刀片

占比較低。根據(jù)歐科億招股書披露，國內(nèi)硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品中刀片與其他刀具的比

例約為1:1，而山特維克2018年數(shù)據(jù)為3:1，預(yù)計國內(nèi)數(shù)控刀片消費將首先受益于制造業(yè)升級，增長空間廣闊進口刀具金額保持穩(wěn)定，占比逐漸下降。根據(jù)華銳精密招股說明書披露，中國刀具

進口規(guī)模保持在130億元左右，2015年前，進口占比有所上升，反映了下游制造業(yè)

升級，對高端產(chǎn)品需求增加。隨著國內(nèi)包括華銳精密、歐科億在內(nèi)的新興企業(yè)涌現(xiàn)，

國產(chǎn)替代啟動，進口占比由2015年的37.2%逐步下降至2019年的34.6%。二、抽絲剝繭：刀具行業(yè)的競爭邏輯（一）產(chǎn)品端：材料與工藝構(gòu)成繁多品類刀具產(chǎn)品主要根據(jù)工件材料、切削工藝進行分類。切削刀具直接作用于工件，不同

工件材質(zhì)及不同切削工藝都對切削刀具產(chǎn)生不同需求，形成繁多的產(chǎn)品種類。如按

工件材質(zhì)區(qū)分，可分為鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、耐熱合金、淬硬鋼等，如按

切削工藝區(qū)分，可分為車削、銑削、鉆削等。工件材料中占比較高的是普通鋼、難切削材料（不銹鋼、耐熱合金等），需進行基

體、結(jié)構(gòu)、涂層等方面的針對性研發(fā)。根據(jù)歐科億披露，工件材料根據(jù)ISO標準可

分為鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、耐熱合計、淬硬鋼等六組，其中普通鋼使用占

比最高為30%，不銹鋼、耐熱合金等難切削材料使用占比為23%。為適應(yīng)不同工件

材料的加工要求，刀具廠家需在基體材料、結(jié)構(gòu)與涂層方面進行針對性研發(fā)，如歐

科億主要針對鋼材切削開發(fā)了通用槽型、梯度結(jié)構(gòu)基體、高耐磨低摩擦化學(xué)涂層等。切削工藝中車削、銑削占比較高，刀具工藝特點不同。機床金屬切削工藝包括車削、

銑削、鉆削、鏜削等，其中車削與銑削占比較高。根據(jù)Wind數(shù)據(jù)，在德國金屬機床

產(chǎn)值中，車削、銑削各占16%和11%，部分兼具車削、銑削工藝的加工中心占25%，

合計為52%。車削工藝中工件做主運動，通常只有一個切削刃參與切削，銑削工藝

中，刀具做主運動，通常有多個切削刃同時參與切削，該種工藝的區(qū)別使得車削刀

片與銑削刀片在結(jié)構(gòu)、輪廓、生產(chǎn)精度控制、涂層技術(shù)等方面均存在區(qū)別。（二）渠道端：直經(jīng)銷并存，高端需求定制化刀具成本占比一般較低，少數(shù)用戶超過5%，消費額舉足輕重。以航亞科技為例，其主

要產(chǎn)品是航空發(fā)動機零部件，工件材質(zhì)主要為鈦合金等難切削材料，其刀具采購額

占營業(yè)成本的比例約在12%左右。若我們假設(shè)每個企業(yè)營業(yè)成本一致，經(jīng)簡單估算，

刀具成本占比在5%以上企業(yè)的刀具消費額是所有成本區(qū)間企業(yè)中最多的，占整體刀

具消費額的比例在30%左右。高端市場以直銷為主，中低端市場以經(jīng)銷為主，客戶庫存量較少。根據(jù)第四屆切削

刀具用戶調(diào)查報告，約有30%的刀具系直銷，60%為經(jīng)銷，還有9%為電商銷售，在

整體市場中，經(jīng)銷占據(jù)主要地位。中低端市場以經(jīng)銷為主，根據(jù)華銳精密招股書，

數(shù)控刀具業(yè)務(wù)中經(jīng)銷占比均在80%以上。高端市場以直銷為主，根據(jù)山特維克年報，

其收入中55%-60%為直銷，其中在亞洲市場高端產(chǎn)品為直銷，中端產(chǎn)品為經(jīng)銷。（二）生產(chǎn)端：多環(huán)節(jié)、高投入數(shù)控刀片核心技術(shù)包括基體材料開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、精密成型、涂層四大環(huán)節(jié)，細節(jié)

技術(shù)不同企業(yè)各有側(cè)重。基體材料技術(shù)可細分為牌號開發(fā)及穩(wěn)定性控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)

設(shè)計主要是槽型設(shè)計，精密成型可細分為模具制備、混合料制備、壓制成型控制、

燒結(jié)成型控制、磨削加工技術(shù)，涂層可細分為PVD涂層開發(fā)、CVD涂層開發(fā)技術(shù)。

刀具企業(yè)一般均具有著四大技術(shù)環(huán)節(jié)，但在具體細節(jié)上各有側(cè)重，若比較華銳精密

與歐科億的精密成型環(huán)節(jié)，除壓制、燒結(jié)等共同環(huán)節(jié)外，華銳精密更加強調(diào)模具制

備，歐科億更加強調(diào)磨削加工。數(shù)控刀片生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括配料、壓制成型、燒結(jié)成型、深加工、涂層等，進口設(shè)

備投資較大。數(shù)控刀片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與核心技術(shù)環(huán)節(jié)存在對應(yīng)關(guān)系，配料、壓制、燒

結(jié)共同實現(xiàn)基體材料技術(shù)，壓制、燒結(jié)、深加工共同實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計與精密成型技術(shù)。

根據(jù)華銳精密與歐科億招股書，其主要生產(chǎn)設(shè)備投資較大，年產(chǎn)能單位投資額約4

元/片，占產(chǎn)品單價的約70%，除燒結(jié)爐實現(xiàn)國產(chǎn)，壓機、磨床、PVD涂層爐、CVD涂層爐等主要設(shè)備仍需要從德國、瑞士、日本等國進口。華銳精密與歐科億在設(shè)備投資上大方向一致，細節(jié)有所差異。華銳精密與歐科億的

基本工藝流程一致，主要設(shè)備在種類上一致，受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與具體工藝路線影響在細

節(jié)上有所差異。如在精密成型方面，歐科億對磨床投資較多，在涂層方面，華銳精

密的銑削刀具較多，因此對PVD涂層爐的投資較大。行業(yè)整體的投資較重，資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率較低。主要公司總資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率均均低于1，其中山

特維克、肯納金屬高于0.8，領(lǐng)先與株洲鉆石、歐科億、華銳精密等國內(nèi)企業(yè)，體現(xiàn)

了較高的運營效率與產(chǎn)品附加值成本主要由直接材料與制造費用構(gòu)成，原材料價格影響可控。華銳精密與歐科億在

刀具業(yè)務(wù)方面均呈現(xiàn)出以直接材料與制造費用為主的成本結(jié)構(gòu)，直接材料與制造費

用各占營業(yè)成本的40%-50%，其余10%為直接人工成本。華銳精密的主要原材料為

碳化鎢及鈷粉，占營業(yè)成本的比例分別約為30%及10%，其中占比最高的碳化鎢近

年市場價格保持穩(wěn)定，價格變動一般不超過20%，對利潤總額的影響約10%，鈷粉

價格變動相對較大，但占成本比例較低，原材料價格對盈利能力的影響相對可控。三、精益求精：國產(chǎn)替代正當時（一）他山之石：海外巨頭成長之路刀具業(yè)務(wù)圍繞產(chǎn)品及服務(wù)展開，山特維克兩翼并進鑄就龍頭地位。刀具直接作用于

切削工件，其性能與加工質(zhì)量、效率有直接關(guān)系，對產(chǎn)品性能要求較高；同時刀具

又與工藝緊密聯(lián)系，需根據(jù)工件材質(zhì)、切削參數(shù)等進行選擇，種類繁多，服務(wù)也非

常重要。產(chǎn)品與服務(wù)是海外刀具巨頭發(fā)展的兩條主線。以山特維克為例，其產(chǎn)品革

新圍繞材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與涂層，先后推出了機械加緊可轉(zhuǎn)位刀片、伽馬涂層、模塊化工

具系統(tǒng)、金剛石涂層、氧化鋁單晶涂層等新產(chǎn)品；其服務(wù)早期圍繞銷售渠道展開，

逐步建立了完善的培訓(xùn)、配送及售后體系，后續(xù)重點推進數(shù)字化與定制化服務(wù)，通

過刀具選擇程序、加工模擬程序等提升了非標定制的效率與經(jīng)濟性。山特維克業(yè)務(wù)廣泛，近年重新聚焦盈利能力較強的刀具業(yè)務(wù)。與諸多跨國公司類似，

山特維克的業(yè)務(wù)廣泛，除刀具業(yè)務(wù)外，還包括材料業(yè)務(wù)、礦山業(yè)務(wù)等，刀具業(yè)務(wù)收

入占比在2011年約為30%。刀具業(yè)務(wù)盈利能力較強，營業(yè)利潤率一般高于公司整體，

2012年后山特維克重新聚焦刀具業(yè)務(wù)，主要是整合放棄了部分礦山業(yè)務(wù)。2019年，

刀具業(yè)務(wù)收入占公司40%，營業(yè)利潤占公司63%，是公司無可置疑的核心業(yè)務(wù)。刀具業(yè)務(wù)的資本驅(qū)動性較強，收入與資產(chǎn)同步擴張。刀具業(yè)務(wù)資產(chǎn)較重，業(yè)務(wù)發(fā)展

離不開資產(chǎn)投入。2004年至2019年，山特維克機械加工業(yè)務(wù)收入由26億美元增加至

44億美元，年復(fù)合增速為3.4%，資產(chǎn)同步擴大，收入/資產(chǎn)保持在1.1左右，折舊攤

銷占營業(yè)收入比例保持在5%左右。除少數(shù)年份因宏觀環(huán)境變化，導(dǎo)致收入下滑、盈

利承壓外，山特維克刀具業(yè)務(wù)多數(shù)年份的盈利能力較好，營業(yè)利潤率保持在

20%-25%。提供整體解決方案，行業(yè)覆蓋廣泛。根據(jù)山特維克官網(wǎng)，其具備為航空航天、汽車、

石油天然氣、醫(yī)療、模具、發(fā)電、風(fēng)電等領(lǐng)域提供整體解決方案的能力。山特維克

的整體解決方案建立在具體零部件加工的基礎(chǔ)上，覆蓋廣泛，以汽車為例，其業(yè)務(wù)

涵蓋變速箱生產(chǎn)中涉及的軸、齒輪等，發(fā)動機生產(chǎn)中涉及的缸體、缸蓋、曲軸、連

桿等，其他零部件中的殼體、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動鉗等整體解決方案的提供依托于全面產(chǎn)品線。單一零部件的加工需經(jīng)若干工序，需要不

同的機床刀具，山特維克全面的產(chǎn)品線支撐了其整體解決方案。以航空鈦合金整體

葉盤為例，山特維克可為高進給側(cè)銑、半精加工點銑、深槽插銑、鉆削提供適用刀

具，并配套了適合小尺寸深入加工的刀桿系統(tǒng)。并購進一步完善產(chǎn)品線。在發(fā)展過程中，山特維克收購了多家公司，主要包括法國

SafetyS.A.（1971年收購），德國瓦爾特（2002年收購），挪威Teeness（2008年

收購），Precorp（2013年）。伊斯卡的母公司IMC集團（伯克希爾哈撒韋旗下）的

并購路徑更為清晰，其整合了多家刀具公司，形成了全面與特長兼顧的布局，除產(chǎn)

品線全面的伊斯卡外，還包括擅長重型銑削、鏜削的Ingersoll，擅長汽車發(fā)動機鋁加工工具的It.Te.Di，擅長石油領(lǐng)域用螺紋刀具的ToolFlo等。（二）望其項背：國產(chǎn)刀具性能已與日韓產(chǎn)品相當硬質(zhì)合金數(shù)控刀具通常包含材料性能及切削性能兩個維度，材料性能包含基體硬度、

涂層硬度和沖擊韌性等，一般而言硬度越高，沖擊韌性就越差，通常要根據(jù)刀具的

具體應(yīng)用領(lǐng)域平衡其硬度和韌性。切削性能則包含耐用度、加工效率和加工精度，

直接關(guān)系到切削加工的質(zhì)量、效率與成本。材料性能與切削性能是相互聯(lián)系的，一

般來說材料性能越好，切削性能也越好，在很多情況下刀具性能無法簡單通過硬件

指標體現(xiàn)，需在實際切削中展現(xiàn)。國內(nèi)部分廠商的刀具性能目前已與日韓刀具相當，

仍落后于以山特維克為代表的歐美刀具。材料性能指標上國產(chǎn)刀具與進口產(chǎn)品已處于同一水平。根據(jù)華銳精密披露，其PVD與CVD涂層刀具在硬度、韌性指標上與進口產(chǎn)品基本一致，PVD涂層刀具在反映涂

層合金結(jié)合強度的大載荷劃痕指標上略弱于三菱、特固克等日韓產(chǎn)品，總體性能指

標處于同一水平。切削性能方面國產(chǎn)刀具與日韓刀具相當，尚落后于歐美刀具。根據(jù)歐科億披露，其

刀具在切削力、斷屑、磨損、加工精度等方面已與三菱、泰珂洛等日韓刀具相當，

但仍與山特維克等歐美刀具存在差距。

在切削力方面，在不同參數(shù)下切割不銹鋼時，歐科億與三菱產(chǎn)品在X、Z、Y軸方向

上的切削力基本相當，處于同一水平。在磨損方面，歐科億與三菱產(chǎn)品在切割不銹鋼時表現(xiàn)相當，加工時間達到24分鐘時

磨損超過0.3毫米，出現(xiàn)崩刃等現(xiàn)象；歐科億與泰珂洛產(chǎn)品在切割鋼件時表現(xiàn)相當，

在加工長度達到42米時磨損超過0.3毫米，出現(xiàn)崩刃等現(xiàn)象，但山特維克刀具在上述

工況下磨損較小，仍能正常加工。在加工精度方面，在選取的切割不銹鋼及鋼件的工況下，歐科億與三菱及泰珂洛產(chǎn)

品互有優(yōu)劣，整體表現(xiàn)相當，山特維克產(chǎn)品則在各工況中表現(xiàn)較好。（三）蓄勢待發(fā)：國產(chǎn)刀具企業(yè)快速成長海外刀具巨頭市場份額較高，國內(nèi)企業(yè)近年成長較快。根據(jù)華銳精密披露，歐美數(shù)

控刀片生產(chǎn)起步于20世紀40年代，國內(nèi)1988年才從山特維克引進了第1條硬質(zhì)合金

數(shù)控刀片生產(chǎn)線。歐美刀具企業(yè)在國內(nèi)市場競爭中仍處于第一梯隊，日韓企業(yè)處于

第二梯隊，2018年，國內(nèi)企業(yè)中除株洲鉆石外，市占率均小于1%。近年來國內(nèi)企業(yè)

增長較快，華銳精密與歐科億兩家民營企業(yè)尤其突出，2017年至2020年產(chǎn)量分別增

長了175%和136%。結(jié)合廈門金鷺與株洲鉆石披露數(shù)據(jù)估算，2017年至2020年，四

家國產(chǎn)頭部企業(yè)數(shù)控刀片產(chǎn)量由1.2億片增長至2.3億片，年復(fù)合增長率約22%產(chǎn)品突破路徑：集中攻關(guān)。數(shù)控刀片根據(jù)工藝與加工材質(zhì)的不同具有繁多的類別，

對后發(fā)企業(yè)來說，集中攻關(guān)，以一點突破