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行业研究 丨深度报告 丨机械 Table_Title 丝杠深度：高精密传动功能部件，国产替代加速，人形 机器人等 领域打开 成长空间%1 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 2/23 丨证券研 究报告 丨 报告要点 丝杠产品包括滚珠 丝 杠、行 星 滚 柱 丝 杠 和梯形丝杠，滚 珠 丝 杠、行 星 滚 柱 丝 杠 的 壁 垒 相 对 较高，制造工艺复杂。目 前 受 益 中 高 端 丝 杠 产 品 的 国 产 替 代 及 人 形 机 器 人 等 领 域 的 运 用 渗 透，国产丝杠厂商面临 发 展 契 机。但 核心设备、工艺 仍 有 待 突 破，磨 床 等 高 精 度 设 备 瓶 颈 比 较 突出，具备热处理工艺储备、先进设备产能的企业有望率先取得突破。往 后 看，受 益 国 内 企 业购置先进设备产能、组建人才团队、开展频繁试样等综合因素催化，国产丝杠产业有望迎来快速发展。分析师及 联系人 赵智勇 臧雄 倪蕤 SAC：S0490517110001 SAC：S0490518070005 SAC：S0490520030003%2WUFUyRrMoNnMrPpMsPtMmN7N8Q7NpNnNsQqMiNoOqRlOnMpQbRqQwOxNoNnRxNsOtQ 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 丨证券研究报告丨 更多研报请访问 长江研究小程序 机械 Table_Title2 丝 杠 深 度：高 精 密 传 动 功 能 部 件，国 产 替 代 加速，人形机器人等领域打开成长空间 行业研究 丨深度 报告 Table_Rank 投资评 级 看好丨维 持 Table_Summary2 滚珠 丝 杠：规模 稳定 提升，国产 替代 持续 深化 滚 珠 丝 杠 作 为 一 种 高 精 度 的 传 动 部 件，大 量 应 用 于 数 控 机 床、工 业 机 器 人、自 动 化 加 工 中心、电 子 精 密 机 械、进 给 机 构、伺 服 机 械 手、半 导 体 生 产 设 备 等 各 种 领 域。中 国 是 滚 珠 丝 杠产品重要消费市场之一，我们认为国内滚珠丝杠是超 50 亿需求的细分赛道，需求有望稳步提升。但从 竞争 格局 来看，国 内滚 珠 丝杠 主要 由德 国力 士乐、上 银 科技、THK、NSK 等 品牌占据，尤其 在 高端 市 场，国产 份额 更 低，整 体国 产 化率 或不 足 30%。国产 滚珠 丝 杠 产品 积 极推进 国 产 替 代，包 括 南 京 工 艺、贝 斯 特、秦 川 机 床 等，为 国 产 替 代 中 坚 力 量，往 后 看，国 内 滚柱丝杠产品在精度、刚性、使用寿命等方面仍有较大提升空间。行星滚 柱丝 杠：受益 人形 机器人 催化 有望 打开 成长 空间 行 星 滚 柱 丝 杠 的 结 构 与 滚 珠 丝 杠 类 似，由 丝 杠、螺 母、滚 柱、内 齿 圈 等 组 成。通 过 大 幅 增 加行 星 滚 柱 丝 杠 传 动 过 程 的 接 触 面 和 受 力 面，相 较 滚 珠 丝 杠 保 持 一 定 精 度、较 高 传 动 效 率 的 同时，又 具 有 高 负 载 的 优 点，为 人 形 机 器 人 直 线 执 行 器 的 重 要 部 件。人 形 机 器 人 运 用 有 望 带 来行星滚柱丝杠需求释放，根据特斯拉 2022 年 AI Day，Optimus 的重要关节主要采用旋转执行器+线性执行器+灵巧手的硬件方案，其中行星滚柱丝杠将采用 10 根。我们测算当人形机 器人产量达到 1 万台、10 万台、100 万台，对应到行星滚柱 丝杠的需求规模达 12、60、120亿，需 求 弹 性 较 大。目 前 参 与 行 星 滚 柱 丝 杠 产 品 研 发 的 商 家 多 为 欧 美 国 际 巨 头，如 瑞 士GSA、Rollvis 等，在 国内 市场占 据 较大 份额。国 内行 星滚 柱丝 杠 参与 者逐 步增 多，包括 新剑传 动、鼎 智 科 技、贝 斯 特、五 洲 新 春 等。多 数 企 业 处 于 制 样、试 样 阶 段，产 品 成 熟 度、稳 定性 有 待 持 续 验 证。今 年 受 益 国 内 企 业 购 置 先 进 设 备 产 能、组 建 人 才 团 队、开 展 频 繁 试 样 等 综合因素催化，人形机器人行星滚柱丝杠进展将相对积极，有望逐步释放需求。丝杠制 造面 临较 大瓶 颈，核心设 备、工艺 有待 突破 当 前 丝 杠 的 制 造 工 艺 面 临 较 大 的 瓶 颈，主 要 体 现 在 加 工 精 度、热 处 理 等 环 节。以 行 星 滚 柱 丝杠 为 例，首 先 精 密 加 工 能 力（如 螺 纹 精 度）直 接 影 响 行 星 滚 柱 丝 杠 的 传 动 性 能。目 前 行 星 滚柱 丝 杠 螺 纹 面 的 加 工 方 式 并 非 唯 一，但 表 面 质 量 等 的 进 一 步 改 性 由 磨 床 精 磨 工 艺 决 定。螺 纹磨 削 工 艺 要 求 较 高，除 了 要 求 对 砂 轮 准 确 选 型、提 升 砂 轮 成 形 修 整 的 精 度 及 针 对 性 设 计 磨 削方 案 以 持 续 优 化 磨 削 效 果，磨 床 等 高 精 度 设 备 瓶 颈 亦 比 较 突 出。海 外 高 端 磨 床 交 期 漫 长，国内 滚 柱 丝 杠 生 产 面 临 潜 在 瓶 颈，行 星 滚 柱 丝 杠 达 到 批 量 化、高 质 量 地 稳 定 量 产，高 精 度 磨 床等 生 产 设 备 将 是 重 要 竞 争 力。同 时，材 料、热 处 理 工 艺 差 异 直 接 影 响 丝 杠 的 刚 度 和 使 用 寿命。材 料 选 择 要 兼 顾 物 理 性 能 及 切 削 性 能 和 经 济 性，同 时 应 对 各 零 件 进 行 针 对 性 选 材。热处理 根 据 工 艺、材 料 成 分、硬 度 要 求 等 不 同 亦 有 较 多 方 法。总 体 来 看，行 星 滚 柱 丝 杠 典 型 零 部件 的 整 体 加 工 整 体 流 程 经 历 热 处 理、车 削、铣 削、磨 削、时 效 处 理 等 多 道 多 种 混合 工艺。工艺 繁复、环 节 众 多，每 个 环 节 都 有 可 能 累 计 误 差、缺 陷。目 前 丝 杠 副 精 度 及 可 靠 性 仍 有 较 大提 升 空 间，主 要 由 于 精 加 工 设 备 落 后、热 处 理 工 艺 参 数 选 择 不 当 等 原 因。具 备 热 处 理 工 艺 储备、先进设备产能的企业有望率先取得突破。风险提 示 1、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠需求不及预期的风险；2、国产替代不及预期的风险。Table_StockData 市场表现 对 比图(近 12 个月)资料来源：Wind 相关研究 从特 斯拉 Gen-2 发 布 看产 业链 发 展有 哪些新变化？2024-01-09 装 备 出 海，构 筑 中 国 制 造 新 的 增 长 极 2024-01-01 晶 圆 厂 扩 产 有 望 上 行，封 测 稼 动 率 提 升 叠 加先进封装，关注半 导体设备2023-12-15-21%-11%-1%9%2023/1 2023/5 2023/9 2024/1机械 沪深300指数2024-01-16%3 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 4/23 行业研究|深度报 告 目录 滚珠丝杠：规模稳步提升，国产替代持续深化.6 高精密 传动 功能 部件，下 游运用 领域 广阔.6 市场规 模稳 步提 升，自主 可控有 望发 力.8 行星滚柱丝杠：受益人形机器人催化有望打开成长空间.11 丝杠制造面临较大瓶颈，核心设备、工艺有待突破.14 海外丝杠企业：具备明显规模效应，定位中高端产品.18 上银科 技：国内 滚珠 丝杠 头部厂 商，中国 大陆 收入 持续提 升.18 THK：日资 巨头，定 位丝 杠+导轨 中高 端产 品.20 投资建议.21 风险提示.22 图表目录 图 1：滚珠 丝杠主 要结构.6 图 2：滚珠 丝杠在 工业机 器 人典型应 用.6 图 3：滚珠 丝杠具 体结构.6 图 4：滚珠 丝杠在 机床工 作 台的应用.6 图 5：几种 滚珠丝 杠的滚 珠 回流方式.7 图 6：机床 成本拆 分.9 图 7：国内 金属加 工机床 消 费情况.9 图 8：国内 滚珠丝 杠高端 市 场主要由 外资占 据.9 图 9：国内 滚珠丝 杠中端 市 场竞争格 局情况.9 图 10：贝 斯特宇 华精机 滚 动功能部 件核心 产品及 应用 领域.11 图 11：行 星滚柱 丝杠副 结 构情况.12 图 12：滚 珠丝杠 和行星 滚 柱丝杠的 对比.12 图 13：特 斯拉硬 件方案.13 图 14：因 时机器 人灵巧 手 微型伺服 电缸方 案.13 图 15：全 球行星 滚柱丝 杠 市场规模（亿美 元）.14 图 16：国 内行星 滚柱丝 杠 竞争格局.14 图 17：螺 纹磨削 需求保 持 高精度.15 图 18：砂 轮配型 和修正 过 程.15 图 19：不 同磨削 参数导 致 最终螺纹 磨削效 果不同.16 图 20：螺 母工艺 流程.18 图 21：丝 杠工艺 流程.18 图 22：滚 柱工艺 流程.18 图 23：公 司 2019-2022 年 营收实现 稳步提 升.19 图 24：2022 年公司 滚珠丝 杠销售 63.12 亿新台 币.19 图 25：上 银科技 按地区 销 售情况.19 图 26：上 银科技 中国大 陆 地区销售 总体保 持稳步 提升 态势（亿 新台币）.19%4 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 5/23 行业研究|深度报 告 图 27：上 银科技 销售毛 利 率和销售 净利率 表现一 定波 动.19 图 28：2022 年 THK 工 业 机械业务 中国大 陆新接 订单 达 31.03 亿人 民币.20 图 29：2022 年 THK 对 中 国大陆销 售折合 人民币 43.10 亿元.20 图 30：THK 毛利 率总体 稳 定，净利 率波动 较大.20 表 1：滚珠 丝杠精 度标准 表 现一定差 异（单 位：m）.7 表 2：不同 机床要 求滚珠 丝 杠的精度 有所差 异.8 表 3：滚珠 丝杠+导轨 规模 测算（亿 元）.9 表 4：国内 品牌品 类仍有 拓 展空间.10 表 5：国内 滚珠丝 杠产品 性 能指标存 在一定 差异.10 表 6：不同 行星滚 柱丝杠 产 品对比.12 表 7：人形 机器人 产量释 放 下行星滚 柱丝杠 具备较 大的 需求弹性.14 表 8：螺纹 面加工 方式多 样.15 表 9：常用 磨料特 性.15 表 10：磨 削参数 的设定 影 响最终的 磨削效 果.16%5 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 6/23 行业研究|深度报 告 滚珠丝杠：规模 稳步提升，国产 替代持续 深化 高精密传 动功能 部 件，下游 运用领 域 广阔 滚珠丝杠 作 为 一 种 高 精 度 的 传 动 部 件，大 量 应 用 于 数 控 机 床、工 业 机 器 人、自 动 化 加工 中 心、电 子 精 密 机 械、进 给 机 构、伺 服 机 械 手、半 导 体 生 产 设 备 等 各 种 领 域。从结构 上 看，其 主 要 由 丝 杠 轴、螺 母、钢 球、循 环 器、密 封 挡 板 等 组 成，兼 具 高 精 度、可逆 性 和 高 效 率 的 特 点，表 现 为 摩 擦 损 失 小、传 动 效 率 高、精 度 高、可 微 进 给、轴 向 刚度等优势。螺 母 的 直 线 运动 通 过 滚珠 在 丝杠 轴 螺 纹 内 做连 续 圆 周滚 动 实现，相 较 滑 动丝 杠，滚动摩擦代替滑动摩擦，所需 力矩大幅下降（为滑动丝杠的 1/3）因而摩擦损失小 且 有 较 高 的传 动 效 率。同 时，滑 动 摩 擦 在低 启 动 力矩 下 可能 发 生 爬 行 现象，相反滚动摩擦具备微进给能力。滚 珠、丝 杠 轴、螺 母 等部 件 对加 工 精 度 要 求高 且 生 产过 程（磨 削、组 装 等环 节）对温度、湿度等均有严格控制，最终保证产品的高精度。图 1：滚珠丝 杠主要 结构 图 2：滚珠丝 杠在工 业机器 人典型 应用 资料来源：青年 领创自 动化公 众号，长 江证券研 究所 资料来源：埃斯 顿官网，长江 证券研 究 所（注：以 SCARA 机 器人为 例）图 3：滚珠丝杠 具体 结构 图 4：滚珠丝 杠在机 床工作 台的应 用 资料来源：机械 爱好者 之家公 众号，长 江证券研 究所 资料来源：上银 科技，长江证 券研究 所 按 产 品 分 类 看，根 据 滚 珠 回 流 方 式 的 差 异，滚 珠 丝 杠 分 为 外 循 环 回 流、内 循 环 回 流、端 盖 回 流 等 产 品。其 中 外 循 环 结 构 形 式 应 用 相 对 广 泛，可 以 用 于 重 载 领 域。内 循 环 适用 于 高 灵 敏、高 精 度 的 进 给 系 统，端 盖 循 环 适 合 高 速 进 给 的 螺 母。根 据 使 用 场 合 不 同，%6 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 7/23 行业研究|深度报 告 滚 珠 丝 杠 可 分 为 铸 造 级 滚 珠 丝 杠 和 研 磨 级 滚 珠 丝 杠，铸 造 级 滚 珠 丝 杠 主 要 用 于 位 置 精度要求不高的场合，常 用精度 为 C7、C10；研磨级 滚 珠丝杠 主 要 常 用 精 度 等 级 为 C3、C5、C7，可达 C0 级。图 5：几种滚 珠丝杠 的滚珠 回流方 式 资料来源：上银 科技，长江证 券研究 所 滚 珠 丝 杠 常 见 的 性 能 指 标 包 括 公 称 直 径、导 程、长 度、精 度、寿 命、负 载 能 力 等 指 标。公称直径：规格包括 12、14、16、20、25、32、40、50、80mm 等，与负载相关，公称直径越大，滚珠丝杠的负载将更高。导程：丝杠旋转一周的直线运动距离，常见的导程有 5、6、8、10、15、20、25mm 级，在同样电机转速驱 动下，导程越高的滚珠丝杠运动的距离将更长。长 度：包 括 全长 及 螺 纹长 度。其 中 螺 纹 长 度包 括 有 效行 程、螺 母 长 度 等，全 长 还需 考 虑 两 端 支撑 长 度、设 计 裕量、动 力 输 入连 接 长 度（考 虑联 轴 器 长 度）等。越高 精 度 的 滚 珠丝 杠 对 真直 度 要求 更 高，因 此细 长 比 越大 加 工困 难 越 高，刚性 也 较差。容 许 轴 向 负 载：可 能 使丝 杠 轴发 生 屈 曲 的 负载，施 加于 丝 杠轴 的 最 大 轴 向负 载 须小于容许轴向负载。品 质 与 精 度：由 导 程 误差、表面 粗 糙 度、几何 公 差、温 升 及噪 音 等 指 标 决定。一般 下 游 运 用 对产 品 精 度的 需 求表 现 差 异 且 国内 外 对 丝杠 精 度标 准 定 义 亦 有微 小 差别。以 机 床 为 例，机 床 使 用 高 精 度 的 滚 珠 丝 杠 产 品，精 度 误 差（单 一 导 程&任意300 导程）要求在 微米 级，同 时，适 用于磨 床的 滚珠丝 杠最 高精度 等级高 于 铣 床、镗床、线 切 割 机 等。（注：一 般 低 数 字 级，精 度 水 平 更 高，如 C0 C1 C2，以此类推）寿 命：由 于 滚动 摩 擦 及实 际 负载 工 况，滚 珠及 与 之 接触 的 滚动 面 始 终 存 在交 变 应力，最 终 将 使 螺 帽-滚珠-螺 杆 经 过 预 紧 调 整 形 成 的 精 密 结 构 产 生 损 耗，产 生 滚 珠剥 落 现 象 而 使精 密 滚 动功 能 部件 失 效。因 而滚 珠 丝 杠表 现 一定 的 耗 材 属 性，但 不同下游领域由于使用工况差异，寿命期限亦有差别，一般来看机床要求 20000 小时，自动控制设备、计量装置要求 15000 小时。表 1：滚珠丝 杠精度 标准表 现一定 差异（单 位：m）标 准 类 型 精度等 级 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 上银科技 标准 单一导程 变动 V2 p 3 4 4 6 8 8 8 任意 300mm 导 程变 动 V300p 3.5 5 6 8 12 18 23%7 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 8/23 行业研究|深度报 告 标 准 类 型 精度等 级 P1 P2 P3 P4 P5 P7 P10 国标 GB/T 17587.3 单一导程 变动 V2 p 4 5 6 7 8-任意 300mm 导 程变 动 V300p 6 8 12 16 23 52 210 资料来源：上银 科技，南京工 艺，长 江 证券研究 所 表 2：不同机 床要求 滚珠丝 杠的精 度有所差 异 机 床类 型 轴 别 精 度等级 0 1 2 3 4 5 6 车床 X Z 铣床、镗 床 X Y Z 综合加工 机 X Y Z 磨床 X Y 线切割机 X Y U V 资料来源：上银 科技，长江证 券研究 所（注：上 银科技 精度口 径）市场规模 稳步提 升，自主可 控有望 发 力 中国是滚珠丝 杠 产品重 要消费市场之一，我 们认为国内滚珠丝杠是超 50 亿需求的细分赛道。一方面，根据秦川机床 2023 年 5 月投资者关系记录 表，2022 年国内滚珠丝杠及滚动直线导轨市场容量约为 145 亿，预计年复合增长率达 10%以上。另 一方 面，对机 床 成本 拆分，对 机床 行业 滚珠丝 杠+直 线导轨 的需 求测 算有同 样结 论。根据 MIR，对机床主要成本拆分来看，数控、结构、传动、电机、刀库、其他部件分别占机床成本的 40%、25%、15%、10%、5%、5%。丝 杠和 导 轨 是 传 动 重 要 零 部 件，且占据主要成本（注：其他还包含主轴、轴承等）。我们根据 MIR 对国内机床实际消费 额 的 估 计，并 假 设 国 内 机 床 的 成 本 机 床 的 成 本 率 为 70%，滚 珠 丝 杠+导 轨 的 成 本 占比约 10%，测 算 2022 年国内 滚珠丝杠+直线导轨的需求空间接近 130 亿。一般机床 X、Y、Z 轴配置一根滚珠丝杠和两根直线导轨，单根丝杠价值量更高，预计机床 滚珠丝杠应用即超 50 亿空间。%8 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 9/23 行业研究|深度报 告 图 6：机床成 本拆分 图 7：国内金 属加工 机床消 费情况 资料来源：MIR，长 江证券 研究所 资料来源：MIR，长 江证券 研究所 表 3：滚珠丝 杠+导轨 规模测 算（亿元）2020 2021 2022 2023 2024 机床消费 额 1470 1847 1815 1821 1861 成本率 70%70%70%70%70%传动部件 成本占 比 15%15%15%15%15%滚珠丝杠+导轨成 本占比 10%10%10%10%10%滚珠丝杠+导轨市 场规模 102.9 129.29 127.05 127.47 130.27 资料来源：MIR，长 江证券 研究所 测算 目 前国内滚 珠丝 杠 主要由德 国力 士乐、上 银科技、THK、NSK 等品 牌占据，尤其在高端 市 场，国 产 份 额 更 低，整体国 产 化 率或 不 足 30%。从 竞争格 局 看，在高 端 市场，德国 力 士乐、THK、NSK 等 品牌占 据 绝大 部分 市场 份额，国 产品 牌 如秦 川机 床、南京 工艺市占率仅 5%，国产替代空 间大。在国内中端市场，以秦川机床及南京工艺等为代表国 产 品牌 市 占率 持 续提 升，目前 已 达 30%，并 对 我国 台湾 省企 业 如上 银 科技、银泰 等形成较好补位。图 8：国内滚 珠丝杠 高端市 场主要 由外资占 据 图 9：国内滚 珠丝杠 中端市 场竞争 格局情况 资料来源：金属 加工公 众号，南京理 工 大学，长 江证券 研究所 资料来源：金属 加工公 众号，南京理 工 大学，长 江证券 研 究所 但 由 于 海 外 技 术 封 锁，国 产 滚 动 部 件 水 平 基 本 保 持 在 P2 级 以 下 水 平，大 部 分 产 品 在P3-P5 级，难以满足中高端机床等高端装备需求。国内 厂商 稳步推进国产替代，但在产 品 品 类 及 同 品 类 产 品 的 精 度、刚 性、使 用 寿 命 等 方 面 较 中 国 台 湾 地 区 品 牌 及 海 外 产%9 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 10/23 行业研究|深度报 告 品 仍 有 一 定 差 距。同 时，海 外 品 牌 的 高 精 度 产 品 对 国 内 存 在 进 口 限 制，亟 需 实 现 自 主可控。品类差异：根 据公 称 直 径、公称 导 程、钢 球直 径、循环 圈 数等 指 标 排 列 组合 形 成不同 SKU 产 品。对 比上 银 科技 和 南 京工 艺，南 京 工艺 覆 盖的 公 称 直径 型 号、钢球 直 径 型号、公称 导 程 型号 等较 上 银 均有 差 异，上 银科 技 的产 品 SKU 较我国大陆企业品系更加复杂繁多。指标差异：针 对 同一 类 型 SKU 或 者 相 接 近的 产 品，国 内产品 在 动 负载、静负 载及刚度等指标较进口品牌仍有一定差距。表 4：国内品 牌品类 仍有拓 展空间 产 品 系 列 公 称直 径（mm)公 称导 程（mm)钢 球直 径（mm)循 环圈 数 上银科 技 SUPER S系列 14、15、16、20、25、28、32、36、38、40、45、50、55、63、70、80 等 5、6、8、10、12、15、16、20、25、32、40、50 等 3、3.175、3.969、4.763、5.556、6.35、7.144 2、3、4、5 南京工 艺 DKFZD 系列 25、32、40、50、63、80 等 6、10、12、15、16、20、25、30、40 等 3.969、6.35、7.938、10 3、4、5 南京工艺 内循环 浮动式滚珠 丝杠 12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120 等 4、5、6、8、10、12、16、20 等 2.381、3、3.5、3.969、5、6.35、7.144 3、4、5、7 资料来源：南京 工艺产 品说明 书，上 银 科技产品 说明书，长江 证券研 究所 表 5：国内滚 珠丝杠 产品性 能指标 存在一定 差异 公司名称 产品系列 公称直径（mm)公称导程（mm)钢球直径（mm)循环圈数 动载荷（kN)静载荷（kN)刚度(N/m）南京工艺 DKFZD-3210-5 32 10 3.969 5 28.6 66.7 1091 上银科技 SUPER S/32-10K5 32 10 3.969 5 30.2 92.7 1109 SUPER T/R32-10B2 32 10 3.969 5.2 32.4 100.7 920 南京工艺 DKFZD-3212-5 32 10 6.35 5 52.2 102.1 1132 上银科技 SUPER S/32-10K5 32 10 6.35 5 55.3 142.0 1167 SUPER T/R32-10B2 32 10 6.35 5.2 59.3 153.9 957 资料来源：南京 工艺，上银科 技，长 江 证券研究 所 目 前 国 内 滚 珠 丝 杠 厂 商 包 括 南 京 工 艺、贝 斯 特、秦 川 机 床、博 特 精 工 等，为 国 产 替 代中坚力量。南京工艺：目前其高速滚珠丝杠副性能达到 60m/min 运行时 噪音 70dB，高速滚动直线导轨 副 60m/min 运行时 噪音 68dB，为精密卧式加工中心批量配套滚珠丝杠副、滚动导轨副，实现各轴 快移速度 40m/min、定 位 精度 0.002mm、重复定位精度 0.001mm。公 司 产 品 为 高 速、高 精 中 高 档 数 控 机 床 大 批 量 配 套，推 进 了国产滚动功能部件的提档升级和替代进口。秦 川 机床：下 属子 公司 汉江 机床 可 生 产 2、3 级精 度的 滚珠丝 杠、直 线导 轨，有较 高 的 精 度 保持 性，可以 满 足中 高 档 数 控 机床 的 要 求，实 现了 在 新 能 源 汽车 领 域制造装备滚动功能部件和精密螺杆副的国产化推广应用。%10 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 11/23 行业研究|深度报 告 贝 斯 特：2022 年 初 成 立 宇 华 精 机，落 实 公 司 高 端 装 备 核 心 滚 动 功 能 部 件 研 发 及产业化项目，项 目 建 成后 将 形成 包 括 高 精 度滚 珠 丝 杠副、高精 度 滚 动 导 轨副 等 主营 产 品，并 瞄准 高 端 机床 领 域、半 导 体 装 备产 业、自动 化 产业 三 大 市 场 进行 大 力开拓。目前公司的滚珠丝杆副、直线导轨副等首台套已实现成功下线。凯 特 精 机：集 滚 动 功 能 部 件 研 发、生 产、制 造、销 售 服 务 于 一 体，拥 有 超 过 30年 的 精 密 滚 动功 能 部 件研 发 制造 和 市 场 应 用经 验，牵头 承 担国 家 重 大 科 技专 项 课题，为工业化的升级提供了关键性的技术支持，填补了国内技术空白。博 特 精 工：前身 为 山 东济 宁 丝杠 厂，产 品 品类 包 括 精密 滚 珠丝 杠 副、精 密滚 动 直线导轨 副、高 速精 密电 主轴、精密机 械主轴 单元、X-Y 精密 双坐标 工作台、精密主 轴 等。产 品为 军 工 装备、核电 装 备、航 空航 天、轨道 交 通、高 端 医 疗、自 动 化装备、冶金装备、印刷包装装备、仪器仪表等行业配套且实现产品出口。图 10：贝 斯特 宇 华精机 滚动功 能 部件核心 产品及 应用领 域 资料来源：贝斯 特公众 号，长 江证券 研 究所 行星滚柱 丝杠：受益人形 机器人 催化有望 打开成长空间 行 星 滚 柱 丝 杠 的 结 构 与 滚 珠 丝 杠 类 似，由 丝 杠、螺 母、滚 柱、内 齿 圈 等 组 成，将 滚 珠替 换 为 具 有螺 纹 结 构的 滚 柱。一 般 情 况 下，行 星 滚柱 在 主 螺纹 丝 杠 周 围布 置 6-8 个行星滚柱。当 滚 柱 绕 着 丝 杠 做 行 星 运 动，滚 柱 既 有 与 螺 母 啮 合 的 纯 滚 动，也 有 与 丝 杠 接触 产 生 的 滑 滚 运 动，多 点 啮 合，结 构 紧 凑。通 过 大 幅 增 加 行 星 滚 柱 丝 杠 传 动 过 程 的 接触 面 和 受 力 面，相 较 滚 珠 丝 杠 保 持 一 定 精 度、较 高 传 动 效 率 的 同 时，又 具 有 高 负 载 的优点，为人形机器人直线执行器的重要部件。%11 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 12/23 行业研究|深度报 告 图 11：行 星滚柱 丝杠副 结构情 况 图 12：滚 珠丝杠 和行星 滚柱丝 杠 的对比 资料来源：精密滚珠（柱）丝杠副的承载与传动效率研究（徐子杰等），长江证券研究 所 资料来源：中国 机器人 网站，长江证 券 研究所 从产品 分类 看，根据 运动 部件 组成及 运动 关系，行 星滚 柱丝 杠 主要 分为 5 类：标 准式行 星 滚 柱 丝 杠、反 向 式 行 星 滚 柱 丝 杠、循 环 式 行 星 滚 柱 丝 杠、差 动 式 行 星 滚 柱 丝 杠、轴 承 式 行 星 滚 柱 丝 杠。各 类 行 星 滚 柱 丝 杠 各 有 特 点，应 用 场 景 有 所 差 异，目 前 人 形 机器人线性执行器主要采用反式行星滚柱丝杠。表 6：不同行 星滚柱 丝杠产 品对比 行 星 滚 柱 丝杠 品 类 特 点 应用场景 图例 标准式行 星滚柱丝杠 丝杠、螺 母为三 角形多 头螺纹，滚 柱为具有 一定螺旋升角的 球形单 头螺纹，并在 其两 端加工有 直齿，内齿圈固 定在螺 母两端 并与滚 柱两 端的直齿 轮啮合 实现较大 行程，适用于 环境恶劣、高负 载、高 速等场 合，主 要应用于精 密机床、机器 人、军 工装备等领 域 反向式行 星滚柱丝杠 滚柱不沿 丝杠进 行轴向 运动，其行 程运动是 在螺母内螺纹完成，滚柱 和丝 杠 之 间没 有 相 对轴向 移 动，滚 柱 螺纹 与 丝 杠螺 纹 长 度一 致。可将螺 母作 为 电机转 子 实现 电 机 和丝 杠 一 体化 设 计，形成结构 紧凑的一体式机 电作动 器，但 行程受 到螺 母内螺纹 长度限制 适用恶劣 环境、较大负 载和高 速场合，但 其直线 作动行程 与螺 母加工技术 密切相 关，用 于 人 形机器人、航 空、航天、船舶、电力等领域 循环式行 星滚柱丝杠 循环滚柱 设计新 增凸轮 环+螺母 径 向凹槽，滚柱结 构为沿轴线 排列的 沟槽状，滚 柱每 完 成 一个 周 向 循环后 在 凸轮 环 作 用下 进 入 凹槽 与 丝 杠 螺 纹脱 离啮 合回到 起 始位 置。此设 计有较 高的定 位 精度、分 辨率和刚度并保 证较高 负载力，缺点 在于 其凸轮 环 结构会产生振动 冲击存 在噪音 问题 具有较高 刚度和 较大的 承载能力，主要 应用于 要求高 刚度、高承载、高 精度的 场合，如医疗 器械、光学 精密仪 器等领 域 差动式行 星滚柱丝杠 丝杠轴、螺母、行星滚 柱采用 不同 牙型角螺 纹，可以获得比 一般行 星滚柱 丝杠更 小的 导程，但 在其运动过程中 螺纹会 产生滑 动现象 且承 载能力有 所降低，整体 可靠性 不高、控制精 度降 低。尤其 在重载情况下，容易产 生磨损，导致 精度 丧失，可 靠性降低等问题 适用于中 速和大 传动比 场合%12 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 13/23 行业研究|深度报 告 轴承式行 星滚柱丝杠 轴承环式 行星滚 柱有推 力圆柱 滚子 轴承设计，动 力依 次 由丝 杆 滚柱 轴 承环 圆 柱 滚 子轴 承 螺母壳 体 传递。设计大 幅提高 承载能 力，同时分 散负载摩擦力，提高传 动效率。但轴 承式 行星滚柱 丝杠结构复杂，径向尺 寸大，制造成 本较 高。主要适用 于高承 载、高 效率等 场合，如石 油化工、重型 机械等 领域 资料来源：行 星滚柱 丝杠副 的新发 展及 关键技术（刘 更等），GGII，长 江证券 研究所 人 形 机 器 人 运 用 有 望 带 来 行 星 滚 柱 丝 杠 需 求 释 放。根 据 特 斯 拉 2022 年 AI Day，Optimus 的动力总成主要采用旋转执行器+直 线 执 行 器+灵巧手 的 硬 件 方 案，且 占 据Optimus 硬件最主要成本。其 中旋转执行器为谐波减速器+电机驱动方案，直线执行器为电机+梯形丝杠（4 个）及电 机+行星滚柱丝杠（10 个）组 合方案。同时，国内部分灵 巧 手 驱 动 方 案 采 用 微 型 伺 服 电 缸 结 构，微 型 行 星 滚 柱 丝 杠 同 样 具 备 运 用 空 间，目 前已有厂商 具备微型行星滚柱丝杠螺母 批量制造能力。图 13：特 斯拉硬 件方案 图 14：因 时机器 人灵巧 手微型 伺 服电缸方 案 资料来源：特斯拉 AI Day，长江 证券研 究所 资料来源：因时 机器人 官网，长江证 券 研究所 行 星 滚 柱 丝 杠 目 前 仍 以 海 外 品 牌 为 主，国 内 厂 商 加 速 进 行 行 星 滚 柱 丝 杠 产 品 验 证。根据 DataIntelo Analysis，2017 年行星滚柱丝杠规模约为 10.2 亿美元，预计 2030 年将达 18.1 亿美元，CAGR 约 4.5%。我们预计未来伴随行星滚 柱丝杠在人形机器人、工程 机 械、医 疗、半 导 体 等 领 域 运 用 渗 透，需 求 规 模 将 有 更 大 增 量。以 人 形 机 器 人 赛 道需求为例，目前 Optimus 硬 件方案采用 10 根行星滚柱丝 杠，假设行星滚柱丝杠价格随着 人 形 机 器 人 产 量 提 升 价 格 迎 来 大 幅 下 滑，仅 参 考 直 线 执 行 器 行 星 滚 柱 丝 杠 需 求，当人形机器人 产量 达到 1 万台、10 万台、100 万台，对应到 行星滚柱丝杠的需求规模达 12、60、120 亿，需求弹性 较大。目前参与行星滚柱丝杠产品研发、制造 的 商 家 多 为 欧 美 国 际 巨 头，如 瑞 士 GSA、Rollvis 等，在 传 动 件领 域 具 备深 厚 积 累。国内 目 前 行星 滚 柱丝 杠 参 与 者 逐步 增 多，包括 新 剑 传 动、鼎 智 科 技、贝 斯 特、五 洲 新 春 等。其 中，根 据 新 剑 传 动 的 产 品 手 册 来 看，其 已 经 拥 有 行 星 滚 柱 丝 杠 相 对 成 熟 的 产 品 并 实 现 在 人 形 机 器 人 运 用。多 数 企 业 处 于 制样、试 样 阶 段，产 品 成 熟 度、稳 定 性 有 待 持 续 验 证。今 年 受 益 国 内 企 业 购 置 先 进 设 备产 能、组 建 人 才 团 队、开 展 频 繁 试 样 等 综 合 因 素 催 化，人 形 机 器 人 用 行 星 滚 柱 丝 杠 进展将相对积极，有望逐步释放需求。%13 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 14/23 行业研究|深度报 告 图 15：全 球行星 滚柱丝 杠市场 规 模（亿美 元）图 16：国 内行星 滚柱丝 杠竞争 格 局 资料来源：DataIntelo Analysis，长江证 券研究所 资料来源：智研 咨询，长江证 券研究 所 表 7：人形机 器人产 量释放 下行星 滚柱丝杠 具备较 大的需 求弹性 指 标 项目 人形机器人出货量（万台）1 10 100 200 单台机器人行星 滚柱丝杠使用数量（根）10 10 10 10 行星滚柱丝杠价格（元/根）12000 6000 1200 1080 价格变化-50%-80%-10%人形机器人直线执行用行星滚柱丝杠价格（亿元）12 60 120 216 资料来源：2022 特 斯拉 AI Day，长 江 证券研究 所 测算 丝杠制造 面临较 大瓶颈，核心设 备、工艺 有待突破 当前 滚 珠 丝 杠 及 行 星 滚 柱 丝 杠 的 制 造 工 艺 面 临 较 大 的 瓶 颈，主 要 体 现 在 加 工 精 度、热处 理 等环 节。1）由于滚 珠丝 杠工作 时将 承受 复杂 的交 变载 荷、交 变应 力的 作用，产生弯 曲 扭 转 组 合 变 形，导 致 滚 珠 丝 杠 副 的 主 要 失 效 形 式 表 现 为 滚 珠 丝 杠 的 疲 劳 及 磨 损。因 此，滚 珠 丝 杠 副 工 作 部 位 的 滚 道、轴 颈 必 须 具 备 良 好 的 工 程 力 学 性 能，包 括 高 精 度、高强度、高 刚度、足 够的 耐磨 性，工 作运 转配 合柔 韧性 强。2）行星 滚柱 丝杠 为了 保证关 节 对 外 输 出 位 移、力 的 准 确 性 及 获 得 较 长 的 使 用 寿 命，其 重 要 部 件 丝 杠、螺 母、滚柱、内齿圈等部件结构精度要求同样较高，精度等级或可达到 C3-C5 级。以 行 星 滚 柱 丝 杠 为 例，首 先 精 密 加 工 能 力（如 螺 纹 精 度）直 接 影 响 行 星 滚 柱 丝 杠 的 传动性能，要 求 较 高。滚 柱 丝 杠 螺 纹 单 一 中 径 磨 削 的 准 确 性 影 响 着 丝 杠 副 传 动 稳 定 性 和传 动 效 率，螺 纹 牙 型 角 误 差 影 响 丝 杠 副 工 作 时 传 动 螺 纹 最 大 接 触 应 力 发 生 的 位 置，滚柱 螺 纹 廓 形 的 准 确 度 决 定 丝 杠 副 传 动 导 程 的 精 确 性。目前 对 螺 纹 面 的 加 工 方 式 并 非 唯一，根 据 精 度 要 求 的 不 同，除 了 磨 削，车 削、铣 削、滚 削 在 行 星 滚 柱 丝 杠 加 工 亦 具 备应用空间。目 前 粗 加 工 用 车 床
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