随着用户对加工精度和效率的要求提升电主轴渗透率有望继续提升
主轴作为机床的关键功能部件之一，是机床制造环节中难度较大、技术含量较高的环节之一，也是机床核心技术的重要保障。主轴直接应用于加工中心、精雕机、车床、铣床和磨床等各类数控机床，终端应用领域涉及汽车制造、消费电子、模具制造、航空航天、通用机械和珠宝首饰等。机床及主轴行业的周期性主要与宏观经济、下游行业发展及机床设备更新换代周期相关，其中下游终端行业需求因素影响最大，主轴行业发展情况与下游终端行业发展与需求存在正相关关系。当下游行业景气度较高时，数控机床等设备投资力度加大，主轴的市场需求相应较为旺盛，而当下游行业市场低迷时，数控机床等设备投资放缓，主轴的市场需求相应下降。
1、我国主轴行业特点
（1）国内市场机械主轴市占率较高，电主轴渗透率有望继续提升
目前，机械主轴主要适配在车床、铣床、加工中心等通用型机床，在通用机械、模具制造、汽车制造、轨道交通等领域的应用程度较高，电主轴以其高速高精度的优势在高端机床和消费电子用精雕机中应用程度较高。根据公开资料显示，国内机械主轴市占率在 70%左右，电主轴市占率在 30%左右。随着终端用户对产品加工精度和效率的要求越来越高，机床主轴须具备更高的转速和精度，电主轴市场占有率有望继续提升。
（2）国内主轴生产企业不断发展壮大，行业整合有望加快
目前国内机床主轴企业的技术水平快速发展，在消费电子领域占据了主要的市场份额，其他领域也有较大提升。国内数控精雕机电主轴、钻攻中心机械主轴国产化率较高，国内立式、卧式和龙门加工中心、数控车床、铣床和磨床等也逐步扩大国产主轴的使用比例。国内一部分规模较大的主轴企业，积极追赶国际先进水平，提升产品设计研发和制造能力，具备主轴结构设计、精密加工、精密装配和综合检测的工艺能力，在永磁同步电主轴、大扭矩大功率、高精度高刚度、长寿命高可靠性等高端主轴领域进行发力，初步形成了“中端崛起，高端突破”的良好发展态势。
与此同时，主轴行业作为重资产的精密制造行业，中小型企业难以满足持续增长的资本投入需求和不断提升的产品技术质量要求，下游客户特别是大型客户倾向于与行业内知名主轴企业进行长期合作，国内主轴行业的各类资源正加速向领先的主轴企业集中，行业整合有望加快。
2、行业技术水平特点
（1）产品精密度要求较高
主轴作为影响“工业母机”机床加工精度、加工质量和稳定性的关键功能部件，属于结构复杂的高精密产品，生产过程涉及粗加工、热处理/表面处理、半精加工、精加工、精密装配和测试等环节，既需要丰富扎实的专业理论知识，更需要长期大量的实践摸索，例如转子芯、水套/钢筒、拉杆等关键零部件的制造精度与装配精度直接决定了主轴的产品品质，若产品精度未达标准或客户要求，则难以实现批量销售。
（2）对主轴厂商的技术研发、生产能力要求较高
随着下游终端汽车制造、通用机械、消费电子、模具制造、航空航天等行业产品与技术的更新换代，将带动加工中心、车床、铣床和磨床等各类数控机床产品种类更加丰富，并且向着高端化、智能化方向发展，进而要求主轴厂商具备较高的技术研发与生产制造能力。
3、行业发展面临的机遇
（1）产业政策支持
主轴作为机床产业链的重要上游领域，关系到整个机床产业的转型升级与良性发展。近年来，国家出台多项政策大力支持机床行业发展，其中发改委在《产业结构调整指导目录（2019 年本）》中明确提到“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、高性能的切削工具、量具量仪和磨料磨具内的产品列为鼓励类发展项目”。
2021 年 8 月，国资委开会议，从政策层面要求把科技创新摆在更加突出的位置，针对工业母机、高端芯片、新材料、新能源汽车等加强关键核心技术攻关，此次会议将工业母机列在技术攻关首位，并强调要加强上下游产业协同，努力打造原创技术“策源地”，积极推动包括主轴行业在内的整个机床产业发展。
（2）下游机床行业巨大的市场规模
机床作为汽车制造、消费电子、模具制造、航空航天、通用机械、矿山机械、轨道交通、医疗设备、珠宝首饰等终端应用领域的重要生产设备，其设计使用年限一般为 8-10 年，在经历多年的高强度使用后故障率上升、设备加工精度、稳定性明显下降，需要及时进行更新替换。特别是以新能源汽车、5G 通讯、航天航空等新兴领域为机床行业带来的巨大的更新换代需求，亦为主轴的发展提供了广阔的市场机遇。
（3）国产主轴进口替代
国产主轴曾经由于技术能力的限制，产品主要以低端为主，随着主轴企业技术实力的不断积累、发展与提高，产品结构不断向中高端迈进。另一方面，经过多年的发展和积累，国内主轴企业在制造水平、工艺技术、产品质量、产品种类等方面得到了较大提升，进一步缩小了与进口产品的差距，越来越多的下游客户采用国产主轴，未来国产主轴市场占有率有望继续上升。
（4）产业结构转型升级
目前我国正经历着由制造业大国向制造业强国的转变，处于产业结构调整的关键时期，包含主轴行业在内的整个机床产业作为国内产业结构调整和工业升级的先导产业具有至关重要的作用。新一轮的产业结构调整和升级，将是先进制造业替代传统制造业，在调整升级过程中，主轴市场也将迎来转型发展机遇，先进制造业对加工零件的精度、质量和效率提出更高要求，因此高精度、高刚度、高转速的主轴需求将不断增加。
4、主轴行业发展趋势
（1）机床主轴主要技术发展方向
1）高速度、高精度、高刚度
随着主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、高速刀具及其接口技术、精密动平衡技术和主轴预紧技术等相关技术的发展，数控机床主轴高速度、高精度、高刚度已成为目前发展的主流趋势。主轴高速/超高速化发展可以有效提升加工效率，高精度、高刚度发展可以有效减少加工误差。
2）高可靠性、高精度保持性
由于终端用户对数控机床的加工可靠性提出的要求越来越高，主轴作为数控机床的核心功能部件，其本身的可靠性将直接关系到数控机床的加工可靠性水平。同时，数控机床主轴在使用一定的年限后，由于磨损等其他因素，精度或出现下降，进而影响到数控机床的加工精度。因此，主轴的高可靠性和高精度保持性对于数控机床的可靠性和加工精度具有关键作用。
3）高速大功率、低速大扭矩
在机加工领域，数控机床需要同时能够满足低速粗加工重切削和高速精加工的要求，因此数控机床主轴需要具备低速大扭矩、高速大功率的性能。高速主轴的大功率化已是国际机床产业发展的一个方向，近年来大功率半导体器件的飞跃性发展，已经完全可以满足现有的主轴应用场合所要求的功率等级，为主轴的大功率化奠定了基础。
4）高效率、低能耗
主轴作为数控机床的核心零部件，采用转动惯量小、转矩密度高、控制精度高的永磁同步电机，可以有效满足高效率、低能耗的加工要求。永磁同步电主轴的转子组件使用永磁材料，工作过程中转子组件发热量低，功率因数高，加工效率高，加工能耗低。
（2）进口替代成为主轴行业发展的重要趋势
我国数控机床主轴的市场份额长期被欧洲、日本和中国台湾等国家或地区的主轴品牌占据，根据公开资料显示，2020 年中国台湾主轴品牌在国内市场占有率达到 80%。进口主轴产品存在售价高、交货周期长以及维修成本高等问题，成为制约我国高端装备制造产业发展的重要瓶颈之一。
我国政府在“十四五”规划和“2035 远景”目标提出，大力发展战略新兴产业，加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业；推动制造业高端化、智能化绿色化，培育先进制造业集群，推动高端数控机床等产业创新发展。随着国家政策支持力度的加码，国内企业也持续加大对机床关键部件的研发，我国机床市场的国产化水平将逐步得到提高。
除政策扶持外，国内主轴产业经过数十年的发展，不断自主研发和汲取国外经验，在主轴结构设计、材料处理、电机制造、精密加工工艺等方面实现了突破，国产主轴的产品质量、技术性能实现了大幅提升，经众多客户较长时间的应用验证后，国产主轴的接受程度大幅提高。此外，得益于成本低、交货期短和售后服务及时等优势，国产主轴在国内市场的竞争力逐渐增强，“进口替代”将成为国内主轴企业未来发展的重要驱动因素。
（3）机床主轴企业更加注重研发实力和响应速度
随着机床主轴行业近年来的快速发展，下游机床厂商对主轴企业的研发能力和响应速度提出了更高的要求。新能源汽车、5G 基站等领域的快速发展对机床及其配套的主轴提出了更新换代的需求，机床厂商在为终端客户提供系统解决方案时，越来越需要上游核心功能部件厂商的技术支持，需要主轴企业提升研发实力，加快响应速度，实现新产品的快速开发、制造和批量供货。因此，主轴企业需要不断加强研发投入和研发团队建设，通过及时的产品开发能力取得客户信任，提升将行业空间转化为订单的能力，不断增强自身的核心竞争力。
5、主轴行业主要壁垒构成
（1）技术壁垒
主轴属于技术密集型产品，其技术难度存在于研发、制造和装配等各个环节。主轴的研究与开发是一项复杂和系统的工作，既需要丰富扎实的专业理论知识，更需要长期大量的实践摸索。由于主轴涉及电机、接口、冷却、密封、润滑、清洁、松拉刀、换刀、预紧、高精密加工等多项关键技术，跨越多个专业领域和技术方向，要求主轴生产企业在研发人员、设备和资金方面进行长期持续投入，并从下游机床的性能要求和技术特点出发，开展有针对性的研发。德国、瑞士等国知名主轴企业的成立时间大多较长，其技术和品牌也是经过数代人的长期耕耘和积累才得以形成和建立。另外，领先的主轴企业对核心技术申请了专利保护，而行业新进入者缺乏技术积累与实践经验沉淀，有可能陷入侵权风险，在竞争中将处于劣势。因此，行业具有较高的技术门槛和壁垒。
（2）制造壁垒
主轴通常由数十个至上百个精密零部件装配而成，各零部件生产工序较为复杂，工艺流程较长，涉及车、钻、镗、铣、磨等多种加工流程，每个生产环节的操作和控制都会影响到主轴的品质。要生产出满足机床厂商要求的具有高精度、高速度和高刚度等特点的主轴，通常对制造设备、工艺流程、生产环境和质量检测等具有较高的标准和要求。行业内知名主轴企业大多拥有大量精密制造设备，并积累了科学的生产管理能力和成熟稳定的生产工艺，为主轴的规模化生产提供了可能，保证了产品批间批内的一致性和稳定性。同时，主轴的生产是一个精益求精、追求卓越的过程，随着对生产环境的不断改善，质量检测手段的不断丰富，主轴的产品精度、可靠性等方面性能得到进一步提升。主轴企业通过生产中、生产后的严格质量控制，持续优化，逐渐构筑了较深的护城河。而行业新进入者难以在短时间内迅速掌握老牌主轴企业在长期的生产经营过程中逐步积累与改进的制造经验，行业具有显著的制造壁垒。
（3）资金壁垒
主轴行业属于重资产行业，主轴的生产对先进数控机床设备有一定的依赖性，高端精密机床主要依赖进口，且拥有高昂的进口税费与维护保养费用。新进入企业在业务开展阶段体量较小，通常难以积累庞大的资金，进行大规模设备投资。主轴产品的批量交付能力是衡量一个主轴企业实力的关键，新进入的企业由于规模小，技术相对落后，难以在短时间内保障产品质量并形成规模化的交付能力。同时，主轴行业具有明显的规模效应，企业在生产达到一定规模后，固定成本得到有效分摊，边际生产成本逐步下降，规模效益逐步显现，从而获得单位成本相对较低的竞争优势。因此，本行业具有一定的资金壁垒。
（4）客户壁垒
由于主轴在机床部件中的重要性，主轴企业进入下游机床厂商的供应商体系难度较大。一般下游机床厂商选择主轴供应商时需履行较为严格的验证过程，同时要求主轴供应商具有完善的业务管理体系、质量控制体系、环境控制体系，以及较强的研发、生产、服务能力。主轴企业一旦成为下游机床厂商的合格供应商，双方将建立长期稳定的合作关系。新进入企业短时期内很难获得下游机床厂商的认可和合作，因此，本行业具有较高的客户合作壁垒。
6、阻碍主轴行业发展主要因素
（1）部分主轴关键零部件依赖国际品牌
主轴的核心部件主要包括转子芯、水套、轴承等。核心部件的质量是保证主轴技术水平的重要因素之一，其中轴承的性能寿命将直接决定主轴的性能指标和使用寿命。由于国内轴承厂商的研发制造能力与世界先进水平整体上还存在一定差距，目前我国中高档主轴所使用的轴承主要从欧洲、日本和中国台湾进口，对国际品牌的依赖程度较高。因此，提升国产轴承的研发能力和制造水平，提升主轴关键零部件的加工与装配精度，实现自主知识产权，是实现我国主轴行业转型升级的重要因素。
（2）高端技术人才不足，制约行业发展
主轴行业作为技术密集型行业，不仅需要涉及机械、电机、材料、电子技术等多学科专业人才团队，同时需要从业者具备精益求精、追求卓越和持续耕耘的工匠精神。世界知名高端主轴企业通常在该领域深耕了数十年，拥有经验丰富的技术队伍和长期积累的核心技术与工艺路线。而我国主轴行业起步较晚，行业内掌握高端技术与成熟经验的专业人才较为紧缺，普遍缺乏长期的技术积累或经验沉淀，在一定程度上制约了我国主轴行业的快速发展。
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