1.1 常见磨床以外圆磨床、内圆磨床、平面磨床为主
金属切削机床按照国家标准的《金属切削机床型号编制方法》，分为车床、铣床、钻床、 镗床、齿轮加 工机床、螺纹加工机床、磨床、刨插床、拉床、锯床和其他机床 11 类。磨床类机床是以磨料、磨具（砂轮、砂带、油石、研磨料）为工具进行磨削加工的机床， 它们是由精加工和硬表面加工的需要而发展起来的。
磨削加工根据被加工工件形状不同有较多分类，其中外圆磨、内圆磨、平面磨为最常见的 三种磨削加工方式。
1.1.1 外圆磨床
外圆磨削应用最为广泛，可用于加工轴、套筒等零件的外圆柱面、圆锥面、轴上台阶和端 面等。外圆磨削的方法很多，常用的有纵向磨削法、切入磨削法、分段磨削法和深切缓进给磨削法。外圆磨床主要由工件头架、砂轮架、尾座、工作台、床身等核心部件组成。
1.1.2 内圆磨床
内圆磨削方式主要包括中心内圆磨削、行星内圆磨削等，进给运动方式与外圆磨削类似， 分为纵向磨削法和切入磨削法。内圆磨削相比外圆磨削整体难度更高。内圆磨床由床身、工作台、头架、磨具架、滑鞍及砂轮修整器、操纵装置等部件组成。
1.1.3 平面磨床
平面磨床主要用于工件平面磨削加工，磨削方法包括砂轮平面磨、砂轮周边磨等。平面磨床根据机床结构可分为立式、卧式平面磨床。
1.2 磨具为磨床加工核心耗材，包含砂轮、磨头、油石、砂瓦等
磨具是由许多细小的磨粒用结合剂固结成一定尺寸形状的磨削工具，由磨粒、结合剂和空 隙（气孔）三要素组成。磨具的磨料、粒度、结合剂、硬度、组织等决定了磨具最终的工作特性。磨料主要分为普 通磨料（刚玉系、碳化物系）、超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）。
1.3 磨床在高精度、高速追求下具有较高技术壁垒
磨床在高精度、高速追求下具有较高技术壁垒： 1）高精度：磨床属于机床精度最高一档，超精密磨床要求尤其高 整体来看，磨床精度等级属于机床里最高一档，技术难度最高。精密磨床技术难度较高，以高精密磨床为例，主要可用于丝杠导轨、机床主轴等部件加工， 要求表面粗糙度 Ra 不大于 0.01-0.14μm，精度达到 0.1-0.5μm。要实现最终的高精度加工，磨床核心功能部件需要具有较高精度。例如磨床用丝杠也可达到丝杠的最高精度要求。
2）高速度：实现高速、超高速磨削对磨床性能要求较高 磨床根据砂轮线速度分为普通磨床、高速磨床和超高速磨床。要实现磨床的超高速磨削，对床身、主轴、冷却系统等需要进行进一步优化，以实现较好 的动态特性。
2.1 海外企业发展成熟，形成“大而全”、“小而美”不同定位
欧、美、日等国家与地区由于高端制造业、半导体产业起步较早，在磨床技术研发水平处 于全球领先地位，相关企业资历老产品成熟。
整体来看，海外市场参与者可以分为“大而全”、“小而美”两类： 1） “大而全”：打造多品牌产品矩阵，为多个精密加工下游提供整体解决方案 美国 PSS（Precision Surfacing Solutions）集团，前身莱玛特 • 沃尔特斯（Lapmaster Wolters），作为全球最大的超精密机床生产制造商之一，旗下拥有来自于德国、瑞士、美 国、英国及荷兰的多个百年品牌。集团产品涵盖了半导体晶圆设备、多线切割设备、研磨、 抛光、双端面磨床、强力成形磨、平面成形磨、去毛刺机、立式磨削中心、叶尖磨、内外 圆磨及耗材。为全球超过 9000 个客户提供精密加工解决方案。PSS 集团旗下 9 大品牌均有较长发展历史，构筑强大品牌矩阵。
法孚集团超精密设备事业部提供金属切削、复合材料自动化解决方案、磨削/超精密加工、 切削工具/磨具磨料等产品与服务。其磨床板块下属多个品牌，在汽车行业以其先进的凸 轮轴磨削系统和曲轴磨削系统闻名，同时也在无心磨削、圆盘磨削和数控磨削工艺方面处 于领先地位，其磨削的轴类零件广泛应用于各个行业。
法孚集团 21 年实现营业收入 17.24 亿欧元，新签订单 18.89 亿欧元，其中超精密设备事 业部（含金属切削、复合材料自动化解决方案、磨削/超精密加工、切削工具/磨具磨料等 多个子版块）订单占比约为 16%，对应约 3.02 亿欧元。
2）“小而美”：深耕细分领域打造拳头产品 以三井精机为例，其 22 年营业收入为 201 亿日元，企业规模小于德玛吉森精机等龙头机 床厂，但高精度机床具有较高知名度，尤其是螺纹磨床市场份额较高，在日本份额几乎为 100%。
为了实现高精度机床制造并保持较高产品一致性，三井精机在工厂建设、制造/装配工艺 等领域不断精进： 1）实现彻底的温度控制与振动控制。根据三井精机官网信息，其工厂建设为了确保地基 水平与降低外部振动影响，地基由 1700 根桩打入地下基岩组成，同时建筑物的地基与设 备安装的地基进行了隔离，确保其他振动不会对设备造成影响。同时工厂采用了特殊设计 的空调系统成为天花板层流系统，将空调空气泵入天花板，然后从众多穿孔板中吹出小孔， 朝向地板进行收集并通过回风管循环，以实现工厂在垂直/水平方向均几乎没有温差，同 时地面几乎没有风速。
2）采用“Kisage”特殊工艺追求更高精度。工业母机的加工精度无法超过母机本身的精 度，为了解决这个问题三井精机提出了“Kisage”工艺，使用类似凿子的工具刮掉铸件表 面的过程。在高低不平的金属切削表面上涂上朱红色，再用夹具进行擦拭，凸出部的朱红 色会被剥离，再次切割朱红色剥离的部分，重复进行这个过程以确保形成平坦的表面。在一个滑动表面的加工中，需要进行多次的重复加工与测量以实现高精度。对于加工工人 的要求较高，最好的工人能用身体记住要调整多少到 1μm 去除量。
2.2 从专利、技术视角看，国内磨床企业正在奋起直追，部分领域差距已经较小
根据《复合磨床专利及机床行业知识产权现状分析》数据，截至 2020 年 8 月，以磨床整 个技术领域进行专利检索，中国磨床专利数量 14257 组，已经达到全球第一。动态视角看，2000 年之前中国磨床专利申请数量较少，专利申请以日本、美国、德国等 国家为主，之后专利申请数量大幅增长，到 2011 年专利申请量已达到世界第一并持续增 长。
根据《国产与进口五轴工具磨床加工能力的对比测试》中的株洲钻石刀具加工案例信息， 使用国产磨床和进口磨床各加工 5 支 D10 抗振铣刀，结果显示，国产磨床和进口磨床加工 所有参数均合格，一致性均较好，仅从检测样品 A 齿和 B 齿的刃径、芯厚、前后角及跳 动的一致性来看，国产磨床加工的产品质量比进口磨床略好。两种机床加工的产品参数无 明显差异，因此国产磨床加工抗振铣刀的调整控制能力能满足加工要求，与进口磨床的加 工能力处于同一水准，但产磨床的装夹跳动精度和加工产品的外径跳动精度与进口磨床相 比存在一定差距。 综合上述内容看，我们认为目前国产磨床已具备一定技术积累能够与进口品牌进行竞争， 在有足够需求催化的背景下能够实现国产替代。
2.3 22 年中国磨床进口额 8.35 亿美元，国内企业普遍体量较小有较大成长空间
根据机床工具工业协会数据，2022 年中国磨床进口额占金属加工机床的 12.2%，考虑进口 机床中磨床的占比较高（磨床主要精加工），假设金属加工机床中磨床占比 8%。根据中国 机床工具工业协会测算数据，22 年国内金属加工机床消费额 1843.6 亿元人民币（274.1 亿美元），按照 8%占比计算磨床市场空间为 147.49 亿元。 根据海关总署数据进行统计，以编码8460作为参考，中国磨床进口额一度高达10亿美元， 近年进口额有下降趋势，但 22 年仍为 8.35 亿美元。
从主要的平面磨床、曲轴磨床（属于外圆磨）、内圆磨床看，进口均价远高于出口均价，在有较大国产替代空间，国产磨床价格与进口磨床价格有较大差距背景下，目前国内磨床 企业的体量也普遍较小，未来有较大成长空间。从“巴统清单”到“瓦森纳协定”，西方发达国家针对中国进行了严格的技术封锁，例如 日本进口的高端磨床需经过外方严格审查，并且限制使用范围、限制移机等。近年在国际 局势趋于紧张背景下，高精度多轴机床对中国技术封锁有进一步加剧的趋势，在国家自主 可控政策持续加码下国产替代有望加速。
2.4 丝杠、钛合金、碳化硅市场需求多点爆发，有望催化国产崛起
2.4.1 丝杠：磨床为磨制丝杠核心设备，通过国产设备降本势在必行
滚珠丝杠加工一般分为磨削加工与冷轧加工，冷轧加工通过冷加工工艺模具制造，批量生 产后成本低，但是通常精度控制有限；磨削加工通过热处理、车削、磨削等几十道工序逐 一完成，可用于给高精度设备作为定位部件。其中粗磨环节各加工方式之间可以切换，精磨环节则主要使用磨床进行加工以实现高精度。丝杠从结构上看主要包括螺母、丝杠轴两大部分，如果是行星滚柱丝杠还需要进行行星丝 杠的制造，但加工方式与主丝杠轴类似。
不管是螺母还是丝杠轴，除使用内圆磨床、外圆磨床进行加工外，难点都在滚道的加工： 1）螺母内滚道加工:主要涉及内螺纹磨床，技术难度较高，尤其是反式行星滚柱丝杠螺母 长度较长难以加工 螺母内滚道加工属于内螺纹加工，在机械加工中内螺纹加工占到孔加工工作量的 50%，主 要使用高精度的内螺纹磨床。螺母内滚道加工主要通过磨杆带动砂轮旋转，由砂轮轴线相对螺母中心线成螺旋升角进行 安装，对工件进行磨削。
由于反式行星滚柱丝杠螺母较长，在加工的过程中会发生加工干涉问题，预计在设备上需 要进行一定调整，通过调整砂轮直径、调整磨杆直径（需要综合考虑磨杆刚度变化）避免 加工干涉问题。2）丝杠轴滚道加工：主要涉及螺纹磨床 丝杠的螺纹滚道加工为制造关键工序，主要通过螺纹磨床进行螺纹滚道加工。具体到设备来看，丝杠加工主要涉及车床、铣床、车铣复合加工中心、外圆磨床、内圆磨 床、螺纹磨床等，目前国内头部企业在精加工环节主要使用进口设备。
根据秦川机床公告信息，其再融资项目中关于滚动功能部件扩产的项目规划看，5 亿丝杠 产值（公司公告披露的测算结果）对应设备投资额 1.56 亿元，共采购设备 46 台，其中磨 床价值量占比约为 48%，价值量占比高主要由于高端磨床采用了进口机床，单价较高，高 精度床身导轨磨单价可达 2800 万元。
我们认为丝杠通过国产设备进行降本势在必行： 1）在国家重大科技专项的支持下，国产高端螺纹磨床已具备一定技术基础:根据 2014 年 发布的《高精度滚珠丝杠磨床的设计与开发》信息，上海机床厂开发的 SK7420 数控丝杠 磨床可实现 P1 级别滚珠丝杠副加工，属于国家高档数控机床与基础制造装备科技重大专 项资助课题 (2011ZX04003—022)，填补了国内缺少高精度数控螺纹磨床的技术空白。我 们认为在国家的政策支持下，国内企业在技术层面已经取得了突破，在市场需求快速增长 的背景下具备设备国产化放量的基础。
2）定制化开发&自动化升级需求较强：如前文所述，丝杠在磨削加工过程中根据结构不同 面临如何避免加工干涉、提升加工效率等问题，需要针对具体需求进行定制化开发。同时 考虑人形机器人用丝杠体积较小，在加工上或需要更多的考虑自动化升级所带来的降本空 间，国产设备厂商相比进口品牌更贴近终端客户，我们认为在设备定制化开发&自动化升 级上国内企业有望抢占先机。
假设人形机器人出货量达到 100 万台，平均每台机器人使用 10 根行星滚柱丝杠，使用两 台磨床（内螺纹和外螺纹加工）进行制造，假设设备单价为 100 万，每根丝杠平均制造时间分别为 40/60/80 分钟（按照精磨环节时间计算），对应磨床市场需求分别为 22/33/44 亿元。
2.4.2 钛合金：苹果在手机、手表采用钛合金材料，拉动磨抛设备需求
在消费电子行业中，磨床主要应用于金属材质外观件和结构件（例如手机中框、手机背板） 和触摸屏的玻璃基板进行磨削、抛光加工。在消费电子领域国产磨床已具有较强竞争力。根据宇环数控招股说明书信息，在消费电子 磨抛领域，其产品与日本日清工业、美国 Lapmaster 等进行竞争，拿到了捷普集团、富士 康等苹果产业链公司的大额订单，产品具有较强竞争力。目前行业变化主要发生在材料的更迭上，苹果开始采用钛合金材料进行手机中框、手表中 框制造，安卓阵营也开始逐步加大钛合金材料应用，未来钛合金有望成为消费电子行业产 品新材料应用新趋势。
手机中框是智能手机的支撑结构，用于固定手机屏幕、后盖板和内部元器件。目前大部分 智能手机采用常见的“三明治”结构，即中间部分是手机中框，前后分别是正面板和背盖。 在“三明治”结构之间。目前手机中框的材质主要分为以下几类：铝合金、不锈钢、钢铝复合压铸、钛合金、液态 金属、塑料等。 铝合金是当前智能手机中最常用的金属材料，苹果自 2012 年 iPhone5 开始使用铝合金中 框，如今 iPhone15 和 iPhone15 Plus 依旧使用铝金属边框，同时市面中大部分的智能手 机都是铝合金中框。铝合金比重低，仅为不锈钢的约 1/3，可以有效降低手机重量，并且 成本低、目前工艺较为成熟，良率高，但是弹性模量低，不耐摔，遭受挤压、碰撞后很容 易产生不可逆的形变。
相较于铝合金，不锈钢中框硬度高、耐划伤、耐磕碰，但是其加工难度更高，良率低，密 度大，很难通过使用不锈钢材质中框来降低手机整体重量。 相较于其他材料，钛合金在强调、硬度、抗蚀性、耐疲劳度等方面都具有优势，并且弹性 模量大于铝合金，密度小于不锈钢，可以提升手机的整体强度、耐摔性和耐刮擦性，但目 前钛合金的加工难度较大、成本较高、良率低，仅用在部分旗舰高端机型中，例如 iPhone15 Pro 和小米 14 Pro 钛金属特别版。
钛合金作为一种难加工材料，高硬度、低热导率、弹性模量小等特性导致磨削加工较为困 难，有望拉动磨床设备需求增长。
2.4.3 碳化硅：行业高增长拉动磨抛设备需求，国产设备开发落地后续潜在边际催化较多
硅片制备包括单晶生长、外圆磨端面磨、切割、粗磨、精磨、减薄、粗抛、精抛（CMP） 等工序。在硅棒截断后，需要使用外圆磨床进行滚磨处理。切片后的硅片倒角处理也需要使用磨床。倒角后需对硅片进行研磨，以去除因切割产生的表面机械应力损伤层和表面的各种金属离 子等杂质污染，并使硅片具有一定的几何尺寸精度的平坦表面。抛光为磨床最后参与的处理工序，也是硅片加工中的关键工序，其加工精度直接影响 IC 芯片的性能、合格率等技术指标。通用采用 CMP（化学机械抛光）设备。与第一代半导体材料 Si 和第二代半导体材料 GaAs 相比，碳化硅（SiC）具有更优良的物 理、化学性质，可用于制造高功率、耐高压、耐高温、高频、低能耗、抗辐射能力强的功 率和射频器件，广泛应用于新能源汽车、5G 通信、光伏发电、轨道交通、智能电网、航 空航天等现代工业领域。
根据 wolfspped 预测数据，未来几年汽车碳化硅渗透率将大幅提升，在 26 年超过 50%。在新能源汽车销量高增长同时碳化硅渗透率提升背景下，预计碳化硅市场空间快速扩展， 22 至 27 年 CAGR39%，新能源汽车用碳化硅市场规模预计在 27 年达到 49.86 亿美元。目前来看国产碳化硅磨抛相关设备供应商均取得一定进展，后续有望迎来边际催化。
磨床为精加工而生，赛道高壁垒国产替代空间较大。当前国内磨床具有一定技术积累，在 丝杠、钛合金、碳化硅下游需求多点催化背景下国产替代有望加速，建议关注华辰装备（丝 杠磨床）、宇环数控（钛合金磨床、碳化硅磨床）、日发精机（丝杠磨床）、秦川机床（丝 杠磨床）、华中数控（磨床数控系统）。
3.1 华辰装备：与贝斯特签订导轨磨床合作协议，螺纹磨床有望实现突破深耕丝杠赛道
华辰装备为国内轧辊磨床领军企业，产品主要用于钢铁、有色等下游行业，根据华辰装备 公司公告数据，16/17 年轧辊磨床行业占有率分别为 32%、34%。华辰装备新研发亚μm 级磨床，产品性能实现进一步突破。亚μm 级磨削中心 X 轴重复定 位精度可达到 1.5μm。同时华辰装备实现了核心功能部件自主可控，砂轮主轴、工件主 轴、B 轴、高速内磨主轴、HCK2000C 数控系统均为华辰自主研发制造。
根据华辰装备微信公众号发布信息，23 年 10 月华辰装备与贝斯特达成战略合作关系，计 划于 1 年内向贝斯特提供对标国际行业龙头领先水平的精密数控直线导轨磨床产品以及 相应技术支持。
3.2 宇环数控：钛合金设备+碳化硅设备共同催化，同时导轨磨床已经开发落地
宇环数控为消费电子磨抛设备领军企业，与苹果产业链建立了长期合作关系，同时为华为、 荣耀、小米、三星等消费电子品牌企业的供应商及代工厂提供相关的设备配套服务，覆盖 消费电子领域一线厂商。 2023 年宇环数控与捷普科技新签累计 2.53 亿元订单，有望持续受益于钛合金加工需求催 化。在其他领域宇环数控开发了高精度数控立式复合磨床，可对大型轴承、液压阀套、液压缸 体、精密齿轮、阀门等具有高精度及表面质量要求的产品进行加工；同时开发了导轨磨床， 采用龙门式布局，可对机床或其他装备产品上的中、大型结构件进行加工，加工精度可达 到 IT3 级，目前已实现小量销售。
在半导体领域，宇环数控目前碳化硅设备可参与到碳化硅材料加工的晶锭端面磨削，晶锭 外圆磨削、磨参考边等工序，已有部分样机推出。目前与客户正在积极推进碳化硅设备的 打样和销售进程，后续有望受益于碳化硅需求提升。23 年 11 月 24 日宇环数控 23 年限制性股票激励计划完成授予，向 142 名激励对象授予 364 万股限制性股票。业绩考核为以 22 年为基准，23 至 25 年营业收入或净利润增长率分别 不低于 15%/30%/60%，22 至 25 年 CAGR16.96%。
3.3 日发精机：轴承装备技术实力突出，螺纹磨床进行丝杠试磨情况良好
日发精机子公司日发机床定位高端数控机床，下游覆盖高端轴承、汽车及零部件、工程机 械等高精密机械及零部件制造业。轴承装备技术实力突出，国内轴承行业规模靠前的 30 家企业中，有 25 家采用日发精机的高端轴承磨超加工及装配生产线产品。
日发精机并购的子公司意大利 MCM 为全球知名 4 轴/5 轴卧式加工中心制造商，有能力通 过 FMS 柔性制造系统为汽车、航空航天等领域提供整体解决方案。MCM 加工中心性能优异， 同时所有系列均设计成模块化的配置，如行程、布局、技术性能、附件和检测器件都有多 种配置，并可进行进一步的产品定制开发。持续赋能公司机床技术实力提升。
在日发精机具有磨床、加工中心等产品技术积累，同时下游轴承厂商积极切入丝杠领域背 景下，日发精机针对性的进行了丝杠相关设备开发，跟随下游客户一同切入丝杠领域。目 前根据公司公告信息，日发精机数控螺纹磨床用于新能源汽车、人形机器人上的丝杠与螺 母的试磨情况良好，高效且精度符合客户要求，获得了客户的认可，正与一些下游客户在 做技术交流。近期，用于丝杠螺母的端面外圆磨床已向某客户交付，并与另一客户签订了 螺纹磨床合同。但订单额均较小。
3.4 秦川机床：子公司汉江机床螺纹磨床技术处于领先水平
秦川机床包含主机业务、高端制造业务、核心零部件业务、智能制造业务四大业务板块， 产品包括高端数控车床、外圆磨床、齿轮加工机床、加工中心、滚动功能部件等，拥有宝 鸡机床、汉江机床、汉江工具、沃克齿轮等子公司。
秦川机床子公司汉江机床为国内螺纹磨床主导企业，能够提供滚珠丝杠副成套设备，22 年汉江机床营业收入 4 亿元（除磨床外还直接销售滚动功能部件）。子公司格兰德在磨床 领域也开发了外圆磨床、万能外圆磨床、端面外圆磨床、轴承磨床、球面磨床、外圆系列 数控磨床、汽车及工具行业专用磨床等 11 大类、110 多个品种、150 多个规格，根据公司 官网信息格兰德具有年产磨床 1.5 亿能力。
3.5 华中数控：磨削数控系统可用于丝杠螺纹磨削
华中数控 HNC-808DG 磨削数控系统转为磨削加工开发，在按键、编程、工艺模块等方面进 行磨削加工针对性优化。在加工工艺上该系统集成了无震荡切入磨、走刀磨、多次切入走刀磨、量仪对刀和砂轮修 整等多种工艺模块包可以调用，应用上覆盖了内圆磨、外圆磨、无心磨、凸轮磨削、螺纹 丝杠磨等。
3.6 科德数控：工具磨、叶尖磨技术实力国内领先
科德数控开发的五轴工具磨削中心可用于各种铣刀、钻头、铰刀、丝锥等精度高，形状复 杂刀具的加工，在株洲钻石同德国瓦尔特和澳大利亚安卡，同等工况下，连续 24 小时满 负荷运行，批量生产刀具，产品性能达到国际领先水平。 同时科德数控在工具磨基础上打造了一款铣磨复合加工设备，通过模块化组合更换铣削主 轴、磨削主轴及刀库，能够实现高效加工。主要应用于刀具、医疗、船舶、模具、汽车、 航空航天等领域，可针对铣刀、钻头、铰刀、丝锥、小叶片、小叶轮等复杂工件实现高效 铣磨复合加工。
根据科德数控公告信息，4Q22 科德数控推出高速叶间磨削中心 KBTG1000，对标西班牙诺 巴特，填补国产空白可实现进口替代，单价均价在 1000 万元以上，在 23 年实现了订单突 破。能够实现航空发动机、船用发动机的转子叶尖的磨削加工。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
