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。
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一工艺:螺纹加工为主要难点,磨/车/铣/轧等降本方案持续迭代
二设备:磨床为扩产核心设备,关注以车/铣代磨、轧辊等增量环节
三国产设备产业化加速推进,优质“卖铲人”率先受益
四投资建议与风险提示
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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。
图:滚珠丝杠核心结构拆解表:滚动丝杠加工难点
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