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微型丝杠加工工艺

天风证券灵巧手深度报告指出,行星滚柱丝杠是灵巧手传动的核心零部件,将电机旋转运动转化为直线运动,在刚性和柔性方案中均有广泛应用。丝杠加工重点为高精度螺纹加工,磨削精度最高(可达P1级)但效率低、设备依赖进口;硬车削效率为磨削2-3倍、精度G3级,有“以车代磨”潜力;旋风铣效率为磨削3-5倍、精度P3级。高精度数控螺纹磨床仍依赖日本三井、德国克林贝格、瑞士莱斯豪尔等进口品牌。国产汉江机床(秦川机床)、华辰装备、科之鑫(双林股份)等加速追赶,科之鑫自研弯头磨杆技术使反推式行星滚柱丝杠良率大幅提升。

行星滚柱丝杠——灵巧手传动核心

丝杠从结构角度分为梯形丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠。滚柱丝杠相比滚珠丝杠有更多接触点,具有大承载(寿命长)、响应速度快等优势。行星滚柱丝杠按结构分为标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式。反向式行星滚柱丝杠的螺母为主动件、丝杠为输出构件,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,非常适合灵巧手空间受限场景。KGG微型行星滚柱/滚珠丝杠可达到4mm、1.5mm,已应用于灵巧手场景。全球行星滚柱丝杠市场以海外企业为主,2022年国内市场份额Top4为瑞士Rollvis、瑞士GSA、德国Rexroth、瑞典Ewellix,合计占比78%。

加工工艺对比——磨削精度最高,硬车旋风铣效率领先

丝杠加工重点为高精度螺纹加工,不同工艺可实现的最高精度不同。磨削:精度最高(可达G1/P1级),为高精度丝杠主流工艺,但磨削热变形误差占丝杠误差的40-70%,工序繁琐、加工慢,高精度数控螺纹磨床基本完全依赖进口。硬车:精度略低(G3级),能避免磨削温升、表面残余应力均匀,加工效率是磨削的2-3倍,对设备要求相对较小。旋风铣:精度P3级,加工效率为磨削的3-5倍,但无法加工过小工件(如莱斯特瑞兹内旋风铣最小加工12mm以上内螺纹,可能不适用于灵巧手微型丝杠)。冷轧滚压:效率高但精度低(P7/G9级),为次选方案。

加工设备——磨床依赖进口,国产加速突破

螺纹磨床是丝杠精加工核心设备,秦川机床5亿丝杠产值对应设备投资1.56亿元,磨床价值量占比约48%(高精度床身导轨磨床单价2800万元、数控直线导轨磨床1800万元)。国外螺纹磨床主要厂商包括日本三井、德国克林贝格、瑞士斯图特等;国产汉江机床(秦川机床子公司)SGK7432高精度数控丝杠磨床技术性能国内领先,华辰装备精密螺纹磨床对标世界一流、标准丝杠试件加工精度最高可达P0级,科之鑫(双林股份子公司)自研弯头磨杆技术、内螺纹磨床可用于长径比1:10反向式行星滚柱丝杠高精度磨削、磨削效率与良品率大幅提升。硬车床方面,荷兰汉布雷格MIKROTURN超精密硬车床采用花岗岩底座+静压导轨+PCD金刚石刀具,可加工55-70HRC硬质材料、形状精度0.5-1μm。国产设备加速追赶,丝杠加工设备国产化是灵巧手量产降本的关键。

投资建议——关注丝杠制造与加工设备

微型丝杠制造环节关注浙江荣泰(拟收购KGG狄兹精密)、雷迪克(拟收购TBG誉展精密)、鼎智科技、恒立液压、北特科技、贝斯特;丝杠加工设备环节关注华辰装备、浙海德曼、日发精机、秦川机床(子公司汉江机床)、双林股份(子公司科之鑫);丝杠加工刀具(PCBN)关注沃尔德、华锐精密。微型丝杠随灵巧手自由度提升用量增加,是传动环节价值量最大、壁垒最高的赛道之一。
行星滚柱丝杠加工工艺对比
类型精度等级加工效率优势劣势
磨削G1/P1(最高)精度最高,适合精密丝杠工序长、设备依赖进口、热变形大
硬车削G3磨削的2-3倍避免温升、表面应力均匀精度略低、刀具磨损快
旋风铣P3磨削的3-5倍效率高、切削热低、表面质量高无法加工过小工件
冷轧滚压P7/G9效率高、表面光滑、无屑加工精度低、齿形精度差
点击阅读报告原文: 机械设备行业:灵巧手深度梳理——指尖跃动无垠星河巧手编织璀璨经纬-250623(74页)
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