超硬刀具行业背景

       超硬刀具是指以天然或人造金刚石、立方氮化硼等超硬材料作为关键工作部位、由超硬材料部分起加工作用的工具。目前，工业超硬刀具材料主要分为人造金刚石和人造立方氮化硼两类。超硬刀具具有高硬度、高耐磨耐热性、良好的导热性、工艺性以及较低的摩擦系数的特点。

       20世纪60年代，美国利用人造金刚石微粉和立方氮化硼微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块状物作为刀具材料，超硬材料刀具率先在欧美发达国家实现产业化并迅速发展。到了20世纪70年代，日本以其相对较低的制造成本赢得竞争优势，迅速成为行业的主导者之一。从上世纪90年代起，伴随着中国制造产业在全球的崛起，中国超硬材料及相关制品的制造也开始起步，并逐渐显示出强大竞争力。经过十多年的发展，中国已有金刚石、立方氮化硼材料及材料制品生产厂家上千家，年产值超过百亿元，已成为目前国际超硬材料及材料制品市场的主要供应国之一。

       超硬刀具行业发展概况

       超硬刀具属于机械加工中用于切削、切割、磨削、铣削等工艺的高效加工工具，属于工业刀具的一部分。而工业刀具行业同机床行业是推动制造业发展的基础，也是工业制造体系的两个子系统。

       刀具是现代工业的基础，广泛应用于各种类型、材质和大小的工件和产品的外型加工，被誉为是“工业的牙齿”。无论是普通机床、先进的数控机床、加工中心和柔性制造系统，都必须依靠刀具才能完成上述加工。刀具的性能，很大程度上决定了工业加工能力与生产效率。随着社会的发展，机械加工工件的结构愈发复杂，下游产品市场需求不断扩大，加工技术进入“高速、高效、复合、环保”的发展新阶段。同时，不断涌现的难加工材料如硬质金属、陶瓷、复合材料等，对加工刀具的性能提出了更高的要求，也加快了加工刀具的损耗速度。    

       在德、美、日等制造业强国，现代数控机床和高效刀具互相协调、平衡发展的规律十分明显。刀具作为推动生产力发展的加工设备组成部分，在科研与生产两方面都受到重视。

       过去很长一段时间，中国制造业较少关注通过改进加工手段提高效率来节省费用，因此刀具消费水平普遍较低。随着国内企业管理意识和技术实力的提升，越来越多的企业开始加大对自动化加工系统的投入，刀具的消耗量逐渐升高。

       2010年以来，我国机床消费额屡次突破2,000亿元，而同期刀具消费规模仅占机床消费的17%左右，与全球平均比例40%相比，处于较低水平。

       “十三五”规划之后，我国机床行业进一步进行结构调整，逐渐向高端制造、先进加工领域前进。2017年随着中国经济供给侧结构性改革工作的深化，中国机床工具消费市场呈现明显的恢复性增长态势，机床消费市场呈现“总量趋稳、结构升级”的新特征。随着国内生产观念的转变和市场不断成熟，未来高端机床及与之对应的刀具消费规模将持续提高。伴随着中国工业化升级进程，刀具潜在消费规模非常可观，存在巨大的上升空间。

       我国切削刀具行业总规模在经历了2006年至2011年的快速发展后，从2012年至今一直保持稳定，切削刀具的市场规模在330亿元上下波动，2017年，伴随着“十三五”规划之后，制造业向先进领域的稳步前进，切削刀具年消费规模出现明显增长，达到388亿元。

       超硬刀具简介

       超硬刀具根据加工精度的不同分为超高精密和高精密两大系列，涵盖钻石刀轮、铰刀、铣刀、PCD/PCBN数控刀片等产品。行业内一般将加工公差在±25微米以内的刀具称为高精密刀具，加工公差在±13微米以内的刀具称为超高精密刀具。    

       超高精密刀具主要为钻石刀轮类产品和非标型铰刀、铣刀类产品，高精密刀具主要为标准型车刀、铣刀片、镗刀、雕刻刀等产品，上述两类刀具在刀具形态、精度要求等方面均有一定区别。

       带齿钻石刀轮目前主要应用于显示屏切割领域、可转位铣刀盘和高精密PCBN刀具目前主要应用于汽车行业，是发行人产品下游应用具有代表性的两个行业。

       其中带齿刀轮精度较高、刃口锋利，在切割过程中控制精准、切线较细、切后玻璃抗折弯能力强。

       可转位铣刀盘由基体及多个高精密PCD刀片组合而成，主要应用于汽车动力系统、传动系统核心部件的切削。PCD刀具通过自身独特的结构设计和材料选择大幅度减轻了刀具整体重量，同时提高刀具自身强度，允许刀具承受更高的机床主轴转速和更大的切削深度。    

       铣刀盘拥有预定位面功能，在更换刀具时能更快达到可使用精度，减小刀具的调整时间。此外，该款刀具刃口可以实现特殊的断屑槽设计，可以在高速加工中自动切断金属切削屑，有效解决切削屑缠绕后损伤设备及工件、加工停滞的问题。刀片可采用双刃口结构设计，可以进一步降低客户的刀片使用成本。

       PCD可转位铣刀盘使用较大的主轴转速和进给速度，单件加工效率较高，并且刀具的使用寿命较长，有效提高刀具加工效率并降低加工成本。

       超硬刀具行业是自由竞争行业，受国家的限制性政策管控较少，行业内超硬刀具相关制造企业逾千家，主要分布于长江三角洲、珠江三角洲和环渤海等市场经济和民营经济较为发达的地区。伴随我国高端制造业的快速发展，一批具有国际竞争力的超硬刀具生产企业通过吸收国外先进技术和自主创新快速崛起，在高端刀具领域与跨国企业展开市场竞争。

产品的工艺流程图

1、超高精密玻璃切割刀具（钻石刀轮）

2、超高精密、高精密切削刀具

       下游产业对刀具的性能和精密度要求持续提高

       随着国家工业制造实力的不断发展，加工工件复杂性和困难程度持续提升，工业加工从粗放式、手动式加工向精细化、自动化加工不断演进，对加工工具的稳定性、精细程度要求不断提高。以钻石刀轮产品所处的智能显示领域为例，多媒体与智能移动终端呈现出明显的轻薄化发展趋势，更轻、更薄是触控组件和显示组件的发展方向。下游产品的精细化发展对加工工具的精密度和稳定性提出了新的挑战。

       过去的液晶电视或电脑显示屏边框较宽、机身较厚，因此面板加工厂商对玻璃切割的要求主要集中在高渗透力，加工过程中可以容许有一定量的侧裂线和玻璃粉。随着显示设备轻薄化、面板封装工艺的提升、面板自身抗弯折强度要求的不断提高，下游面板加工厂商对面板切割的裂痕深度与精度要求大幅度提高，同时也不允许存在侧裂线和玻璃粉。此时，硬质合金刀轮或普通的金刚石玻璃切割刀具已经不能满足现在手机触摸屏及各种智能显示和触摸面板的切割要求。钻石刀轮作为目前以及将来触控屏及液晶玻璃切割的主要工具，需要不断提高其产品精度及性能，来满足下游客户对切割效果的预期。    

       国内超硬刀具企业的快速崛起

       从世界范围来看，在过去很长一段时间里高端超硬刀具设计制造企业主要集中在欧美、日韩等发达工业化国家，一方面由于上述地区该行业发展较早，另一方面由于当地强大的科技研发和制造业生产能力为超硬刀具行业提供了发展的动力。在以电子加工高精密切削刀、铣刀，汽车关键零部件加工的非标铰刀、铣刀等为代表的超高精密、高精密非标刀具市场中，欧美、日韩产品占据主导地位。

       而在普通车刀、铣刀、M级以下的机卡刀片等低端刀具和普通刀具市场中，聚集了大量国内加工企业，导致国内制造企业在使用先进机床时依然面临依赖进口高端刀具的尴尬局面。

       近年来，我国不断引进吸收国外先进技术和自主创新，涌现出诸如北京沃尔德、郑州钻石精密、威海威硬、中天超硬等为代表的国内优秀厂商。国内刀具企业在替代原有进口产品的同时，将逐渐进入国际市场与跨国巨头进行全面的竞争。国内先进刀具企业的产品在国际市场上具有性价比高的优势，部分企业的重点产品甚至在核心参数上已经达到国际领先水平。伴随着国内企业销售拓展能力的加强和国际影响力的提升，我国超硬刀具企业将与瑞典山特维克、美国肯纳金属、德国玛帕、日本住友、日本三菱、日本京瓷等国际一流企业在全球市场开展竞争，进一步提高国产刀具的市场容量。

       以液晶面板制造产业为例，全球液晶面板制造产业主要分布在日本、韩国、中国大陆、中国台湾等东亚地区。作为面板切割的重要工具，钻石刀轮类产品在过去长期被日本企业垄断，国内的液晶面板制造厂商均需要进口钻石切割刀轮。   

       欧美、日韩等工业化较为发达的国家对于刀具的研发起步较早，经过多年的研究，技术水平相对较高，刀具制造厂商研发的重点已从通用牌号、通用结构刀具转移至如何面对复杂多变的应用场合和加工条件，提供针对性更强的产品及整体解决方案。我国的刀具行业经过多年的摸索，紧追国外厂商的发展步伐，已出现一批实力相对雄厚的企业，可以提供技术含量与国外产品旗鼓相当的刀具。但是这类企业中能够同时为客户提供全面技术支持与服务的厂商为数不多。随着刀具行业下游应用领域越来越广泛，客户需求越来越多样化，对用户提供综合服务的深度和广度日益成为衡量刀具企业竞争力的重要标志。提供全方位优质服务能力的强弱将决定国内技术顶尖的刀具生产企业与国际厂商竞争力的差异。    

       目前国内部分领先的刀具生产企业凭借其对客户需求的深度理解、较高的研究开发实力为下游用户提供个性化的切削加工问题解决方案，同时凭借自身产品种类丰富的优势完整地实施各种解决方案。

       未来我国刀具制造商的角色将发生转变，从单纯的刀具生产、供应扩大至新切削工艺的开发及相应的配套技术和产品的开发；从单纯刀具供应商的地位上升至为用户企业提高生产效率和产品质量、降低制造成本的重要伙伴。提供先进的刀具和优质的服务共同构成切削加工方案，将极大地提高我国刀具企业的国际竞争力，有利于国家创新驱动发展战略目标中创新型经济格局的初步形成。

       超硬刀具将挤占部分高速钢、硬质合金市场份额

       按照刀具材料不同，目前工业切削刀具可以主要分为高速钢、硬质合金、陶瓷以及超硬材料四类产品。超硬材料切削刀具市场占比稳步提升，在高速切削加工领域挤占原部分硬质合金、陶瓷和高速钢切削刀具市场份额。在机械加工领域，早期主要采用高速钢刀具。随后，以硬质合金和陶瓷刀具为代表的新型材料刀具开始逐步替代原有高速钢刀具。随着产业升级与技术进步，超硬材料刀具开始广泛应用于工业加工，并逐步替代硬质合金和陶瓷刀具。相较于硬质合金刀具、陶瓷刀具，超硬材料刀具整体上技术含量更高，生产工艺更为复杂。

       近年来，随着我国高端制造、精密制造和新材料行业持续稳步发展，工业生产制造过程中很多工件的加工已无法继续使用传统的硬质合金、陶瓷刀具，转而使用金刚石或立方氮化硼刀具。另一方面，随着超硬刀具生产、加工技术的进步，金刚石和立方氮化硼刀具的生产成本逐步降低，相较传统刀具的经济优势逐渐突显。未来，在部分有色金属、复合材料加工领域，硬质合金、陶瓷刀具将逐渐被替代，新型超硬刀具将成为性能更佳、效率更高、综合成本更低的选择。    

       超硬刀具应用情况

       超硬刀具具有加工效率高、使用寿命长和加工质量好等特点，过去主要用于汽车制造、航天航空、电子信息等产业精加工，近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺，控制了原料纯度和晶粒尺寸，采用了复合材料和热压工艺等，应用范围不断扩大。超硬刀具除适于一般的精加工和半精加工外，还可用于粗加工，在国际上公认为是当代提高生产率最有效的刀具材料之一。随着科学技术的不断进步，超硬材料独特的性能得到不断的开发利用，超硬材料的消耗量成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志。因此，超硬刀具也随之不断丰富和升级，应用领域不断扩张和延伸，推动了相关应用领域的革命性变革。

       行业上游供应情况

       超硬刀具行业上游主要为生产聚晶金刚石（PCD）及复合片、聚晶立方氮化硼（PCBN）及复合片、大尺寸单晶金刚石的企业。国外厂商主要有英国元素六、韩国日进集团、美国DI公司等，国内厂商主要有中南钻石、黄河旋风、四方达等大量企业。行业上游原材料市场竞争充分，供应充足。    

        行业下游市场情况

       超硬刀具用途十分广泛，下游市场包括各类型显示屏、触摸屏切割，电子产品的壳体加工，汽车关键零部件加工，航空航天、军工、新能源等行业关键设备及部件的加工，石材雕刻，木料、硬质塑料、陶瓷宝石加工等领域。发行人生产制造的超高精密、高精密超硬刀具主要应用于消费电子触摸屏、显示屏切割，及汽车动力系统、传动系统和制动系统核心部件的切削。

       激光设备切割与超硬刀具切割的比较分析

       激光切割，即通过高峰值功率脉冲激光束在材料表面或内部聚焦产生瞬间高温，将工件材料熔化或者气化，并最终使材料分离裂开，是一种非接触式的切割方法。超硬刀具切割是把钻石刀轮组装在切割设备上，控制钻石刀轮垂直于面板表面滚动，钻石刀轮外圆的刃口棱线在滚动中挤压玻璃表面形成压痕，利用“压痕断裂原理”使材料断裂，是一种与加工对象接触式的切割方法。

       主要国际竞争对手

       （1）日本三星钻石工业株式会社

       日本三星钻石工业株式会社（MITSUBOSHIDIAMONDINDUSTRIAL），创立于1935年10月，是一家致力于玻璃切割设备与切割刀具的研究与开发业务的先进制造企业。公司主要提供FPD平板显示器、LED太阳能电池片等多尺寸和结构的脆性材料加工服务及相应设备生产销售服务。公司在日本、韩国、中国大陆、中国台湾地区建立了多个生产基地，其玻璃切割刀具的生产技术和生产能力在全球范围内具有领先优势。

       （2）韩国新韩（SHINHAN）金刚石工业株式会社

        韩国新韩（SHINHAN）金刚石工业株式会社，创立于1978年，是金刚石工具领域的国际知名企业。公司业务涉及建筑、石材行业、运输行业、电气电子行业、机械行业及航空等行业。公司于2002年在青岛保税区投资1,750万美元注册的独资企业青岛新韩金刚石工业有限公司，注册资金700万美元，主要从事金刚石相关产品及机器的开发、生产、出口加工和国际贸易等业务，拥有金刚石多材料烧结技术、超精密微细加工技术、微细形状检测技术等高难度的综合技术。

       （3）日本住友电气工业株式会社

       日本住友电气工业株式会社（SumitomoElectricIndustries），创立于1897年4月，是世界上最著名的通信厂商和工业制造厂商之一。目前企业广泛从事信息通信、汽车制造、电子仪器设备、能源环境和产业设备与材料行业的生产经营，在世界各国已经设有200多家子公司，在中国设有近10家分支机构。公司产业原材料部门下设超硬合金事业部和公司旗下AlliedMaterial株式会社共同负责各类超硬切削刀具、模具、材料的研发与生产，拥有IGETALLOY™、SUMIBORON™、SUMIDIA™等著名系列产品，在全球超硬切削刀具行业处于领先水平。

       （4）日本京瓷株式会社    

       日本京瓷株式会社，由日本著名企业家稻盛和夫创立于1959年4月，是著名的世界500强企业。目前企业从事汽车等工业零部件、半导体零部件、电子元器件、信息通信设备、医疗健康设备的研发与制造。公司产业化工具事业部负责研发生产各类标准化和非标准化车削、铣削、钻孔超硬刀具刀片、陶瓷刀具、硬质合金刀具磨棒和小工具零件，其工业和民用产品都在世界上享有美誉。

       （5）瑞典山特维克集团

       瑞典山特维克集团（SandvikGroup）创立于1862年，是一家全球领先的跨国先进产品制造商，多次入选《福布斯》“全球最具创新力公司100强”。目前公司从事金属切削工具、建筑及采矿业设备设施、不锈钢材料、特种合金、金属及陶瓷电阻材料以及传动系统的研发制造与销售。其中，山特维克工具旗下子公司生产的硬质合金、高速钢刀具及其他材料制品的市场占有率常年位居世界第一。

       （6）美国肯纳金属公司

       美国肯纳金属（Kennametal）创立于1938年，是一家美国纽约股票交易所上市的世界知名硬质合金刀具制造公司，也是全球第二大刀具供应商。企业的业务涉及汽车工业、航天工业、纺织机械、电子行业、道路建设及石油开采等。