行星滚柱丝杠是人形机器人线性执行器的核心传动部件,单台人形机器人约需14根。目前国产品牌在精度保持性、功能可靠性、寿命等方面落后于境外产品,核心瓶颈在于制造设备(高精度磨床)的精度和效率。华辰装备精密外螺纹磨床试件精度已达P0级,但距离批量稳定生产还需积累。冷锻工艺可降低丝杠成本50%以上,有望解决线性执行器成本高昂的痛点。国金证券认为,2025年通过专用定制设备的出现,国产丝杠加工设备有望迎来0-1的效率和精度双重突破。
丝杠加工核心设备——磨床是精度卡位环节
行星滚柱丝杠加工流程需经历热处理、车、铣、磨或冷锻等流程,涉及圆锯机、热处理设备、车床、铣床、磨床(外螺纹/内螺纹/端面/外圆磨床)、检测仪等。其中磨床种类最多、精度要求最高,是加工速度的卡位环节。国产设备存在三大难题:精度不够(国产参数虚标,海外保守)、良率较低、效率较低(加工速度慢)。
要实现P0级(最高精度等级)丝杠,车床、铣床和磨床的核心功能部件(主轴、数控系统等)均需具备高精度。其中数控系统和主轴是最“卡脖子”的环节,海外品牌(汉布雷格、津上、联合磨削等)长期主导。国产设备要达到批量量产要求,需同时解决精度、良率和效率三重挑战。
国产设备突破——华辰装备丝杠磨床P0级试件
华辰装备在丝杠磨床领域率先取得突破。2024年4月数控机床展览会上,华辰推出精密外螺纹磨床HC-1000T(试件精度可达P0级)、亚μ磨削中心HC-350/600U(可实现外圆/内圆/端面/轮廓/非圆/螺纹等精密磨削)、亚μ中心孔磨床HCG1600。P0级精度已满足机器人行星滚柱丝杠要求,但维持高良品率还需与下游客户反复验证,积累经验数据库。
华辰与贝斯特达成全面战略合作,计划1年内向贝斯特提供对标国际领先水平的精密数控直线导轨磨床(全球磨削长度最长、技术难度及磨削效率最高的产品),切入丝杠导轨磨领域。国产设备从“能做”到“做好”仍需时间,但方向已经明确。
冷锻工艺——丝杠降本50%+的关键路径
丝杠成本是线性执行器推广的核心瓶颈。冷锻工艺通过高一致性和高效率加工,有望大幅降低丝杠成本。经测算,冷锻成本预计比车铣磨低50%以上,主要受益于加工速度提升(无需逐次磨削,一次成型)。丝杠制造工艺路线中,冷锻在加工效率上具有显著优势,适合大规模量产场景。
随着人形机器人百万台级别量产需求释放,丝杠的降本路径将逐步清晰——初期使用车铣磨工艺保证精度,量产阶段切换冷锻工艺实现降本。时间线拉长看,丝杠成本将大幅降低,线性执行器成本负担减轻,人形机器人整机BOM成本有望快速下降。丝杠设备(华辰装备、日发精机)和丝杠制造(北特科技、贝斯特、五洲新春)环节均将受益于这一趋势。
行星滚柱丝杠加工工艺对比| 工艺路线 | 精度等级 | 加工效率 | 成本 | 适用场景 |
|---|
| 车铣磨 | P0级(最高) | 低 | 高 | 原型验证、小批量 |
| 冷锻 | P3-P5级 | 高(一次成型) | 低50%+ | 大规模量产 |