金属加工杂志2020年第九期

1.工业刀具消费占机床消费比例提升，生产观念转型带来市场增量国内企业目前在高精尖设备端投入意愿较强，在刀片端投入意愿较弱，即国内企业更愿意花钱购买高端机床等设备，而不愿意在切割刀片等环节投入资金。发达国家刀片年均消费规模为机床消费的50%，而国内企业这一占比仅为18%，随着国内终端用户生产观念逐渐从“依靠廉价劳动力”向“改进加工手段提高效率” 进行转变，以及机床市场的转型升级，我国刀具消费规模仍存在较大提升空间。2.数控机床渗透率提升带动数控刀片需求我国2020年关键工序数控化率约为44%，2021年预计将达到47%。而根据国家政策《中国制造2025》规划，我国关键工序数控化率在2020年要达到50%以上，按照目前趋势预测，该目标将在2022或2023年达成，到2025年，数控化率预计将达到57%~60%，但对比日本等发达国家接近100%的机床数控化率，向上仍有较大空间。3.国产替代带动国产刀片需求根据中国机床工具工业协会统计数据，2019年我国刀具市场总消费规模约为393亿元，进口刀具规模为136亿元，绝大部分是现代制造业所需的高端刀具。2016~2019 年进口刀具占总消费的比重从 37.17%下降至 34.61%，一定程度上说明我国数控刀具的自给能力在逐步增强，国内企业研发实力提升，产品线逐渐扩张至高端刀片，进口替代速度加快。目前看来，国产替代将是国产刀具的主要增量市场，但存在的问题是，虽然中国进口刀具占总消费比重呈下降趋势，但进口刀具绝对量仍在增加，原因是下游客户目前大多采用进口设备，对进口高端刀具的需求仍旧旺盛。4.工业刀片生产成本占比提升在生产成本端，发达国家刀具占成本普遍为总成本的3%~4%，而国内企业成本占比3%以下的企业达到60%。主要风险因素1.国产替代速度不及预期国产刀具替代进口刀具的前提是国产刀具可在刀具性能和寿命等关键指标赶超国外企业，并具有和国外企业刀具相当的产业链配套能力。国内刀具企业起步晚，规模小，研发投入小，产品品类少，产品单价低，若国产企业不能在上述因素方面快速赶上，则国产替代进度可能不及预期。2.硬质合金刀具被替代目前国内企业主要产品及产业链布局重心均以硬质合金数控刀具为主。但近年来硬质合金刀具、陶瓷刀具、超硬刀具均快速发展，并相互向其他削切领域渗透。伴随陶瓷和超硬刀具性能不断优化、工艺改良和成本下降，可能挤占硬质合金刀具传统应用市场，对国内企业经营产生影响。3.市场竞争加剧国内企业近年来积极扩大产能、产品品类，同时欧美日韩企业逐渐加大对中国市场开拓力度。国内企业可能面临对国外企业和同行业的直接竞争，竞争格局可能加剧。如果相关行业公司不能持续强化自身竞争优势，保持核心竞争力，将可能面临被淘汰的风险。4.宏观因素导致下游需求收缩在中美竞争格局加剧，美国无限量化宽松可能导致金融危机的背景下，一旦宏观经济层面发生较大变化、产业政策调整和居民消费习惯改变等情况，可能对刀具下游产业产生较大影响，从而影响刀具行业需求。一、工业刀具简介据《切削加工刀具专利分析报告》记载，切削加工占整个机械加工流程的90%，切削加工的主要核心部件为刀具，而刀具的性能表现直接决定产品的质量。高端刀具使用寿命长，工作稳定性高，加工精度高，同时，性能优异的刀具可有效提升机床加工速度。根据资料，机床切削速度每提高15%-20%，其制造成本就将降低10%-15%，同时，刀具成本占产品总体成本比例较低。刀具的直接成本仅占工件制造成本的2%-4%，而刀具成本端50%的增加仅会导致零件成本端增加1%左右，可见刀具质量的提升对企业成本控制及生产效率提升起重要积极作用。二、工业刀具发展历史工业刀具行业的快速发展从18世纪后期开始。到1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金，将削切速度从5米/分提高至8米/分。到1949年，美国开始使用可转位刀片，1972年，美国通用电气公司开发人造金刚石和立方氮化硼刀片。1969年，山特维克取得化学气相沉积法生产硬质合金刀片专利。1972年美国人发明物理气相沉积法，可在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛涂层。表面涂层法可有效提升削切性能。在发达国家，工业刀具产业规模随数字化制造增加。随着制造业逐渐趋向高端，对刀具的使用要求逐渐提高，刀具技术，研发，营销，服务体系日益复杂。刀具自主创新要求越来越高，产品未来将由标准件逐渐转向非标，小型刀具企业由于缺乏材料，涂层等核心技术领域的持续研发投入，生存发展空间将被压缩。目前我国刀具行业集中度较低，较为缺乏技术积累及研发能力，随着工业刀具行业的不断发展，资本投入实力弱的企业将被淘汰或并购，而具有研发能力，品牌积累，资本优势的企业将在高端领域拥有更多竞争优势，并拥有较大发展空间，取得更多市场份额。图片图一：中国刀具行业发展趋势分析情况三、工业刀具的分类图片表一：工业刀具材质分类情况图片表二：不同材质刀具主要生产企业四、不同材质工业刀具行业的使用情况刀具在进行金属切削工作时，需要承受很大压力、冲击力、热载荷，因此刀具材料需要具备高硬度、高耐热性、高强度和耐冲击性的特点。一般来说，硬度越高的材料切削速度越快。不同材料的刀具各有特点，适用于不同应用场景。根据《金属加工杂志》发布的《切削用户调查分析报告》以及产业卖方分析报告整理，国际国内市场主流使用产品为硬质合金刀具。原因是硬质合金刀具可广泛应用于加工车刀、铣刀、刨刀、钻头和镗刀，可加工材料较多。但随着行业技术进步，工件加工端对刀具性能要求不断提升，硬质合金刀具占比呈下降趋势，而金刚石、陶瓷、氮化硼等刀具使用量逐渐提升。但虽然硬质合金刀具占比虽然呈下降趋势，其国内产值仍逐年提升，原因是刀具的国产替代和国内企业与国际的对标（即国际主流使用硬质合金刀具）。削切刀具的使用覆盖行业主要为：汽车、摩托车、机床、航空航天、通用机械、模具及工程机械等。图片图二：削切工业刀具主要覆盖行业五、工业刀具行业发展趋势随着金属切削机床的改良更新，更高转速的机床需要切削能力相匹配的刀具来配合完成金属切削工作，刀具的结构、性能和质量直接影响机械加工的生产效率和产品质量，质量高的刀具不仅能加工出高质量的产品，也能有效提升机床的生产效率，从而增加制造企业的经济效益。同时，我国机床设备正在逐渐从传统机床向数控机床过度，在机床数控化的大趋势下，作为消耗品的刀具尤其是数控刀具需求将逐渐提升。根据卖方报告，我国2020年关键工序数控化率约为44%，2021年预计将达到47%。而根据国家政策《中国制造2025》规划，我国关键工序数控化率在2020年要达到50%以上，按照目前趋势预测，该目标将正在2022或2023年达成，到2025年，数控化率预计将达到57%~60%，但对比日本等发达国家接近100%的机床数控化率和国际平均数控化率60%以上水平，国产数控刀具向上仍有较大空间。六、国产工业刀具和进口工业刀具性能差距从材料端看，国产工业刀具部分产品与日韩欧美产品材料性能相当，华锐精密PVD涂层刀片与日韩刀具相比在硬度，涂层硬度方面相当；CVD涂层刀片各方面性能与欧美日韩企业相当。欧科亿不锈钢PVD涂层刀片各项性能指标与日本三菱相当；CVD涂层刀片与泰珂洛整体综合性能相当。从削切性能端看，国产工业刀具与日韩工业刀具性能相当，但与欧美工业刀具相比仍有一定差距。同时国产工业刀具在耐磨性能，使用寿命和稳定性方面与欧美工业刀具相比也有差距。根据可查找到的文献《国产刀具和进口刀具切削钛合金的测试研究》和《TBM国产刀具性能现场测试与对比分析》总结，在相同削切条件下，国产工业刀具和进口工业刀具在使用寿命和表面质量与进口工业刀具有10%左右的性能差距，同时国产工业刀具的非正常磨损率较高，异常磨损率在10%~20%左右，而进口工业刀具异常磨损率较低。同时，根据行业内调研信息显示，国产工业刀具的最大问题是产品达标率（不稳定性），即同一批次的工业刀具无法达到统一误差标准，目前国际标准同一批次工业刀具根据不同工业刀具类型允许误差在15~20丝（即0.15~0.2毫米），日本标准则为3丝以下（即0.03毫米以下），国产加工零件毛坯一致性较差，可能误差范围在10~20丝（0.1~0.2毫米）左右，这就造成了下游客户对国产产品质量不稳定的印象。七、工业刀具的使用损耗和配套情况工业刀具要安装在加工机床上，其规格必须和机床的工业刀具卡槽配套，而一般进口设备工业刀具卡槽规格并不支持国产刀具，虽然存在国产仿制工业刀具可以使用在进口设备上的情况，但国产仿制工业刀具比较进口工业刀具一般质量较差，频繁使用会对机床造成损伤且影响生产效率，而进口设备价格一般数倍于国产设备（按照了解到的信息是四倍以上），企业出于保护昂贵设备和保证生产效率的目的，一般也不会使用国产仿制工业刀具配套进口设备。这就造成了进口设备只能使用进口工业刀具，国产设备只能使用国产工业刀具的现象。在工业刀具使用损耗方面，由于工业刀片损耗受工业刀片种类、削切环境、受加工材料、加工时间、机床转速和润滑油质量等因素影响，工业刀片损耗率的判断较为复杂难以给出较为具有总结性的估计。但按目前了解到的信息，工业刀片损耗率有按时间和按加工件数两种计算方式，一些小企业或高校研究室一般按时间计算工业刀具损耗，但如果企业生产规模较大，则按小时计算损耗的人力成本过大，所以大企业一般会按照加工件数计算工业刀片损耗，一些企业给出的工业刀片寿命约在100件左右，即加工零件数达到100件则自动换刀。八、工业刀具行业规模1. 市场规模分析全球市场：2019年全球工业刀具市场规模为359亿美元， 2020年全球工业刀具市场规模为 370 亿美元，同比增速为 3%。根据相关研究数据，预计到 2022 年全球工业刀具市场将达到 390 亿美元规模。图片图三：全球切削刀具消费额（亿美元）国内市场：我国工业刀具市场规模较为稳定，平均维持于358亿元上下，2020年市场份额400亿元人民币左右。图片图四：2010-2019年中国刀具行业市场规模（单位：亿元）2. 行业格局目前我国工业刀具行业仍呈现二元分化，国产企业因起步晚，积累时间短，目前行业仍呈现国产企业主要生产低端工业刀片，而中高端工业刀片市场主要被国外企业占据的竞争格局。目前国内中高端工业刀片的主要供应企业为欧美系的山特维克集团、肯纳金属集团、伊斯卡集团。日韩系的三菱、京瓷、特固克等。从企业定位看，欧美企业定位于提供全产品线服务方案，例如山特维克，针对不同客户有多达近十万种工业刀片解决方案和产品品类，而国内企业则很少有做全产品线服务方案的，除株洲钻石有少部分布局外，国内企业在该方面基本没有竞争力。而日韩企业定位为提供通用性高、稳定性好、具有性价比的产品。由于日韩企业的高出厂标准，导致其在对中国企业竞争时具有较大优势。从收入端看，山特维克、肯纳集团、伊斯卡三家合计营收600亿元以上，其中山特维克营收300亿，肯纳集团200亿，伊斯卡100亿。而国内工业刀具企业营收最高的株洲钻石仅有14亿，其中工业刀具端收入在12亿左右。但具体来看，行业分散度较低，国内市场份额较高企业最高的山特维克也没有超过10%，由于近年企业引进欧美设备较多，因此对进口刀片销量有促进作用。同时，进口刀片价格方面，欧美系刀片均价在40元~50元/片，而数控刀片则在上百元/片，而PCD/CBN材质刀具则普遍在千元以上，而国产刀片，根据华锐精密招股书披露，其刀具产品均价在5元~6元/片，这也印证了我国刀具行业二元分化的格局。图片表三：行业内主要企业产品销售单价注：国外企业价格较高（千元以上）的刀片/钻头多数为金刚石/氮化硼材质。同时外国企业部分高端刀具根据不同使用场景价格差距较大，部分高端刀具售价较高，综合来看三菱的硬质合金刀具主要售价区间集中于100~600元/片，车刀片售价区间集中于2