人形机器人行业跟踪(三)：以车代磨核心点，液体静压支承技术

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2024 年 2 月 1 日 行业研究 以车代磨核心点：液体静压支承技术 ——人形机器人行业跟踪（三） 电力设备新能源 以车代磨 硬态车削指使用超硬刀具对硬度高于 50HRC 的材料进行精密切削，从而回避或减少使用磨削加工技术。车削的金属去除率是磨削的 3-4 倍，而且节省了砂轮修正时间，效率是磨削加工的 3 倍。2021 年，以车代磨机床市场的需求量每年大约占高档数控车床的 25%~30%，约为 675~810 台。 但较高的切削力会导致机床导轨和主轴轴承承受巨大的回推压力。由于有限的减震特性，在传统精密车床上这样的力会导致严重的震动，同时会导致导轨过早磨损，从而对尺寸保持能力、轮廓精度、表面粗糙度造成影响。 液体静压支承技术 主轴、导轨与转台是超精密机床的基础与关键部件，其性能优劣直接关系到机床的加工水平，其运动也往往是超精密加工中重要的误差来源。 超精密加工必须实现材料的超微量去除，机床轴系的动态刚度和精度非常重要。液体静压支承作为运动的支承部件具有承载能力大、刚度高和阻尼特性好等优点，在超精密加工、测量等领域具有不可替代的作用。 液体静压支承包括静压主轴、静压导轨、静压转台等。液体静压主轴凭借其承载性能高、刚度大、抗振性好的优势更加适合强度较高、切削量较大的硬车削加工，其核心结构是刚度和运动精度更高的液体静压轴承。目前市场上大部分精密机床所采用的导轨均为液体静压导轨。 行业应用情况 1969 年，为达到客户车削要求，汉布雷格(Hembrug，达诺巴特集团旗下硬车车床)开发了一种带有内部静液压主轴的专用机床。2023 年，汉布雷格发布MIKROTURN-100 车床，主轴和导轨均采用静压技术，为机床提供了卓越的阻尼特性以及高动态刚性，从而实现了最小化的刀尖振动，为提升工件加工精度和延长刀具寿命带来了显著优势。其工件加工质量可与磨削工艺一致，可满足诸如轴承环和滚子、滚珠丝杠螺母、齿轮和轴、液压套筒和活塞。 国内车代磨机床领域较为领先企业的包括浙海德曼、沈阳机床；具有静压主轴产品的企业包括昊志机电、江苏领臣、湖南海捷、上海原创；具备静压轴承产品潜力的企业包括长盛轴承、崇德科技。 投资建议 采用液体静压精密运动轴系是超精密机床发展的必然趋势。随着人形机器人发展，丝杠特别是行星滚柱丝杠的高效率量产成为行业内要解决的关键问题，而以车代磨有望在这方面发挥重要作用。 建议关注：（一）以车代磨机床：浙海德曼、沈阳机床；（二）静压主轴：昊志机电、江苏领臣（未上市）；（三）静压轴承：长盛轴承。 风险分析： （1）产业化进程不及预期；（2）竞争加剧风险；（3）核心技术进步不及预期。 买入（维持） 作者 分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452071 yinzs@ebscn.com 分析师：黄帅斌 执业证书编号：S0930520080005 0755-23915357 huangshuaibin@ebscn.com 分析师：和霖 执业证书编号：S0930523070006 021-52523853 helin@ebscn.com 行业与沪深 300 指数对比图 -37%-25%-14%-2%10%01/2304/2307/2311/23电力设备新能源沪深300 资料来源：Wind 相关研报 经典五指灵巧手拆机：科研及通用篇——人形机器人专题（三）（2023-11-27） 经典五指灵巧手拆机：医疗假肢篇——人形机器人专题（二）（2023-11-18） 经典五指灵巧手拆机：航空航天篇——人形机器人专题（一）（2023-11-16） 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电力设备新能源 1、 附录 表 1：以车代磨车床厂商情况介绍 以车代磨车床厂商 产品性能 荷兰 Hembrug Mikroturn®100 超硬车床可以用于最大 Ø380mm 或 Ø200×350mm 的中小型工件的硬车削。通过可选地添加磨削主轴，Mikroturn100可以转变为轻型混合硬车削和精磨机。然后可以应用硬车削后的精磨来创建仅用硬车削无法实现的表面结构和质量。该机床的静压主轴跳动为 0.1μm，液体静压导轨 X 和 Z 轴重复定位精度为±0.1μm。 台湾缙錩工业 YK 系列硬车削机床采用斜床身布局、硬导轨设计，具备了高强度车削的功能。可用于汽车、电子、仪器、航空航天中精密零件的车削。以 YK-100A 型号为例，其最大加工外径为φ200mm，最大加工长度为 180mm，使用皮带传动，主轴功率最大 7.5kw。 德本恒嘉精机（昆山） 中国首台高精度镜面以车代磨车床，加工工件直径 80mm，工件材料最大硬度为 HRC62，端面跳动为 0.3μm，外圆跳动为 0.3μm。 江苏博谷智能 microtech 系列硬车削机床能够实现淬火后最高硬度为 HRC68 的环类、盘类、轴类等回转零件的以车代磨加工，其尺寸精度及形状精度控制在 1μm 左右，加工黑色金属表面粗糙度小于 Ra0.4。 沈阳机床 国产以车代磨机床 HTC3250μ已形成商品。 浙海德曼 公司的 T 系列高端数控车床及高精密级数控车床具备较强的以车代磨效果。该系列的复合加工功能能够实现铣削功能，可以代替部分以铣代磨功能。 北京机床研究所 研发的 NAM 系列精密数控车床均采用流体静压主轴和流体静压导轨，具备车、铣等功能非球面面型精度达 0.3𝜇𝑚（∅50𝑚𝑚），表面粗糙度𝑅𝑎<0.01𝜇𝑚。 资料来源：袁梓馨《硬车削机床刚度分析与静压主轴设计》、陈惠平《精密机床液体静压导轨设计及其性能研究》、浙海德曼公司公告 表 2：静压主轴厂商情况介绍 静压主轴厂商 产品性能 江苏领臣 液体静压车床机械主轴最高转速 4000rpm，径向和轴向跳动精度<0.2um。 广州昊志 DYFNM-125(080)66 液体悬浮主轴额定 6000rpm，轴端径向跳动和轴端轴向蹿动可小于 0.5μm，回转精度可达 0.1μm。 湖南海捷 超高速磨削电机内装式液体电主轴的砂轮线速度可达 150m/s。 上海原创 精密主轴有限公司开发的液体静压电主轴转速达到 5000~7000RPM，回转精度 0.5~1μm。 资料来源：田洪雨《内圆磨床液体静压轴承的承载性能分析及结构优化》、江苏领臣官网、佐晓波《超精密机床自补偿液体静压轴承设计与特性研究》 表 3：具备静压轴承积累的厂商情况介绍 具备静压轴承积累的厂商 产品性能 长盛轴承 与湖南大学合作《多孔质静压气体轴承研制及实验台搭建》项目突破高端气体静压轴承的多孔质材料的制备瓶颈 崇德科技 核主泵静压轴承试验台随动油缸液压系统、一种核主泵静压轴承试验台推力瓦供油液压控制系统 资料来源：各公司公告 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 行业及公司评级体系 评级 说明 行 业