人形机器人行业系列深度报告-丝杠加工设备：丝杠扩产浪潮来临，优质“铲子股”率先受益

丝杠加工设备：丝杠扩产浪潮来临，优质“铲子股”率先受益请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明研究报告人形机器人系列深度报告：【华西机械团队】分析师：黄瑞连SACNO：S1120524030001邮箱：huangrl@hx168.com.cn2025年3月19日1丝杠工艺：螺纹加工为主要难点，磨/车/铣/轧等降本新方案持续迭代。行星滚柱丝杠由丝杠轴、滚柱和螺母组成，工艺难点聚焦在多线螺纹滚道、滚柱花键齿结构以及螺母内螺纹，加工难度依次递增。此外，热处理环节为丝杠加工隐形壁垒，挑战在于对淬火带来的螺纹形变进行加工补偿。综合降本要求&量产效率，丝杠生产商正在探索磨/车/铣/轧等组合方案：1）核心在于减少中道（半精加工）的磨削量：“以车代磨”可靠同时效率高；“旋风铣”兼顾效率和精度，成本大；“轧制”最适合批量生产但精度难以保持，各有优缺点，仍需不断迭代；2）磨削始终为不可缺少的关键工艺：在精度要求极高或特定场景，例如内螺纹和外圆磨，精磨始终是不可缺少的一环，尤其对于高端丝杠的加工。加工设备：磨床为扩产核心设备，关注以车/铣代磨、轧辊等增量环节。梳理秦川机床丝杠扩产项目，磨床占到设备投资额的46%，单价超千万/台，可见磨床是丝杠扩产的主要资本开支投向；高端车床、旋风铣床受益于降本新路线，成为设备端增量环节。1）磨床：难度最高的机床之一，超高速+高精密磨削构成高技术壁垒，导致国内仍高度依赖进口磨床，其中以欧美和日本厂商为主。根据我们测算，国内磨床市场空间约80亿元，国产化率不足30%；2）人形机器人打开需求空间：丝杠方案确定性高，假设量产百万台情况下，单台使用14根行星滚柱丝杠和30根微型丝杠，中性假设分别需要45/15分钟磨削时间（仅考虑内外螺纹精磨），则对应磨床需求分别为44/28亿元，合计新增市场规模为87亿元。丝杠厂商资本开支加速，优质“铲子股”率先受益。1）国产厂商已有较好技术积累，正在加速追赶，以磨床为例，从专利&实际加工效果两个角度出发，均实现对标海外。标品磨床功能溢出，丝杠厂商选择定制化开发，叠加产能供应充裕，国产设备商综合优势明显，产业化有望加速推进；2）特斯拉上调量产指引，智元、众擎等均有千台规划，人形机器人量产元年开启，国内供应链厂商加速储备产能。T1总成商拓普和三花已披露机器人扩产计划，合计投入近百亿元；丝杠厂商新剑传动、五洲新春、恒立液压均开始加速资本开支，为大规模量产做好准备；3）核心“铲子股”充分受益：磨床为最大增量环节，国内厂商积极布局高端磨床，不仅包括老牌螺纹磨床企业（秦川机床），还包括华辰装备、日发精机、宇环数控等具备其他领域超高精密磨削经验的玩家，由于底层技术共通，相关新品验证进度较好。丝杠降本新路线带来一定的高端车床以及旋风铣床需求，浙海德曼、汉江机床等在此领域早有布局，需求推动下有望加速产业化。此外，作为关键耗材的PCBN刀具同样受益。投资建议：人形机器人量产元年，国内供应链资本开支加速。丝杠加工设备作为核心铲子股，有望充分受益于下游丝杠扩产浪潮&国产替代加速。磨床受益标的【华辰装备】【秦川机床】【日发精机】，车床受益标的【浙海德曼】，其他受益标的【宇环数控】【沃尔德】等。风险提示：丝杠扩产进度不及预期，相关公司新品研发不及预期，市场竞争加剧等。2工艺：螺纹加工为主要难点，磨/车/铣/轧等降本方案持续迭代一设备：磨床为扩产核心设备，关注以车/铣代磨、轧辊等增量环节二国产设备产业化加速推进，优质“卖铲人”率先受益三四投资建议与风险提示3高端滚珠/滚柱丝杠广泛运用于机床、半导体、人形机器人等领域，核心组件的螺纹结构是主要的加工难点：以滚珠丝杠为例，核心组件主要为丝杠轴、滚珠螺母、滚珠螺母内的钢球以及反向循环装置这四个（见左图）。除钢球外，滚道、螺母等内外表面均附加精密螺纹结构，该结构下材料刚性较低，实现稳定精准的微米级别螺纹加工难度较大。特别对于行星滚柱丝杠，主要包括丝杠外螺纹、滚柱外螺纹、螺母内螺纹三部分，加工难度依次递增。资料来源：佳工机电网，有驾网，华西证券研究所图：滚珠丝杠核心结构拆解123加工难点（1）对外圆和螺纹可分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度。（2）每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。丝杠的精度要求越高，时效处理的次数也越多。（3） 每次时效处理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止时效处理时产生的变形；并除去氧化皮等，使加工有可靠而精确的定位基面。（4） 每次加工螺纹前，先加工丝杠外圆(切削量很小)，然后以丝杠外圆和两端中心孔作为定位基面加工螺纹，逐步提高螺纹加工精度。（5）丝杠加工过程中校直和热处理工序，是保证丝杠精度，防止弯曲变形的关键工序。但是校直本身会产生内应力，这对精度要求较高的丝杠来说是不利的。因为内应力有逐渐消失的倾向，由于内应力的消失会引起丝杠的变形，这就影响了丝杠精度的保持。（6）为避免丝杠因自重引起弯曲变形，存放对应垂直放置，热处理时要在井式炉中进行。表：滚动丝杠加工难点在于螺纹4相较滚珠丝杠，行星滚柱丝杠对于加工工艺的要求进一步提升，具体表现在丝杠、行星滚柱和螺母三大方面： 1）从丝杠端来看，行星滚柱丝杠常采用多线螺纹方案（双线螺纹丝杠的承载力比单头高60%-70%，线数越多，升角越大，旋进越快，但自锁性越差），多线螺纹丝杠的滚道数更多且滚道间距更短，如果采用外圆磨制工艺，则加工难度更大且加工效率较低；如果采用旋风铣工艺，则铣刀的硬度、韧性、形状等性质同样需要满足更高的要求。 2）从行星滚柱端来看，行星滚柱的两端存在与螺母两端的齿轮环啮合的花键齿，此结构加工难度较大。此外，行星滚柱的标准化程度低于滚珠，大规模高精度量产同样具备较强的技术难度。 3）从螺母端来看，在反向式行星滚柱丝杠中，丝杠和螺母的功能互换，螺母本质上是一个带有螺纹内径的管子，砂轮需要伸进去加工，通常采用内圆磨制工艺。由于螺母长度较长，如果采用磨制工艺，则存在工件与设备之间易发生碰撞且加工效率较低等问题；如果采用旋风铣工艺，则面临国内内螺纹旋风铣工艺尚不成熟的难题。资料来源： 斯科勒自动化官网，天誉科技官网，机械前沿，158机床网，MOOG，华西证券研究所图：行星滚柱的两端存在花键齿图：单线螺纹（上）与双线螺纹（下）图：旋风铣加工多线螺纹丝杠需要特殊形状的铣刀图：反向式行星滚柱丝杠的螺母内螺纹加工难度大5热处理过程充分改善行星滚柱丝杠各零件的材料性能、切削性能以及消除残余应力，但由于丝杠在淬火过程中不可避免产生方向长度的变化，影响原有加工螺纹等结构的精度。1）热处理环节质量高低影响丝杠后期使用寿命：热处理将丝杠进行穿透加热，改善和强化整体的强度、硬度、塑性和韧性，保证丝杠耐磨性和长期运动的使用寿命要求。但国内丝杠加工目前在热处理环节普遍存在硬层浅、硬度分布不合理、组织均匀性差、耐磨性差等缺点，导致后期传动运行过程中通常发生以磨损、接触疲劳为主的表面损伤失效，主要系淬火过程中没有形成有效的淬硬深度和合理的硬度梯度。资料来源： 《滚珠丝杠关键制造工艺优化及精度控制方法研究》，华西证券研究所图：丝杠加工中综合运用多种热处理工艺，充分提升零件硬度、疲劳强度等性能图：丝杠