2025年丝杠行业专题报告：兵马已动，磨床先行

精加工是丝杠性能决定性因素， 磨 削 是 丝 杠 精 加 工 核 心 工 艺

Optimus量产进度提前，最快2027年可生产百万台。马斯克在连线采访中表示，Optimus将是有史以来最大的产品。如果一切进展顺利，特斯拉 的目标是今年制造数千台Optimus人形机器人，2026年的产量将增加10倍，因此26年目标是生产5-10万个人形机器人，然后在下一年再次生产 10倍，产量来到50至100万台。

北特科技投资18.5亿元建设行星滚柱丝杠研发生产基地。北特于2024年10月14日与江苏昆山经济技术开发区管理委员会签订《投资协 议》。公司拟在江苏昆山经济技术开发区总投资18.5亿元，规划用地约140亩（一期用地约80亩，二期用地约60亩，具体以实测面积 为准），建设行星滚柱丝杠研发生产基地项目。12月25日，北特科技以1，792万元竞得昆山约80亩工业用地，北特科技将在拿地后6 个月开始新建厂房。 新剑传动总部暨年产100万台人形机器人及汽车行星滚柱丝杠产业化项目建设用地正式过审。项目建设用地面积为40亩，建筑面积约为 106亩。

丝杠精度要求越高，磨制过程越繁琐。在生产过程中，粗加工阶段主要负责毛坯制造和螺纹初步加工，构建基础，主要工艺为车、铣；而精加 工阶段则需要精细加工，使产品具备高稳定性和高精密性，主要依靠磨削实现。

外螺纹加工工艺主要为硬车、磨削、滚轧、旋铣，其中磨削精度高，滚扎效率高，硬车和硬旋铣较均衡。行星滚柱丝杠依靠零件间的螺纹啮合 实现传动功能，螺纹的加工精度将直接影响系统的传动精度、使用寿命、与平稳性，故优化螺纹的加工技术是提升PRS整体性能的关键。PRS螺 纹制造工艺方法主要为成型加工，例如目前应用于丝杠副螺纹制造技术主要有硬车、磨削、滚轧成型和旋风铣削技术。

内螺纹加工难度大，目前高精度内螺纹加工方式仍以磨削为主，磨削工艺效率低，精度高，对磨床设备要求高。反向式行星滚柱丝杠因驱动 方式的改变，使得螺母长且内螺纹磨制工艺难度大幅增加。

磨削是主要螺纹加工工艺，螺纹 磨床占据丝杠设备半壁江山

磨削的基本分类

通常所说的磨削主要是指用砂轮和砂带进行去除材料加工的工艺方法，是应用最为广泛的高效精密的终加工工艺方法。用磨料去除材料的加工 方法是人类最早使用的一种生产技艺方法。远在石器时代，已开始使用磨料研磨加工各种贝壳、石头及兽骨等，制成生活和狩猎的工具。目前， 磨削加工技术正朝着使用超硬料磨具，开发精密及超精密磨削方式，高速、高效磨削工艺及研制高精度、高刚度的自动化磨床的方向发展。精 密加工是指被加工零件加工精度达1~0.1μm、表面粗糙度为0.2的加工技术;超精密加工是指被加工零件的尺寸精度小于0.1μm，表面粗糙度 <0.025mm，机床定位精度的分辨率和重复精度小于0.01μm的加工技术。~0.01μm。

磨削主要的优势在表面粗糙度低，加工精度高

磨削可以获得很低的表面粗糙度和加工精度。由于磨削加工具有微量切削的特点因此它可以更经济地获得很低的表面粗糙度。磨削精度可 达1~2级圆度误差不超过0.1μm;圆柱度误差小于1μm/300μm，同轴度误差小于1μm，平面工件直线度误差小于3μm/1000μm，有些特 殊的加工方法还可以达到更高的精度。

磨削可获得高的金属切除率。一般认为磨削的效率低，只能在精加工时采用。但是随着砂轮特性的改进和新的磨削工艺的开发，磨削已不 是传统概念中的低效加工方法而开始成为与其他切削加工方法相媲美的高效率的加工工艺，在某些工序上已成功地取代车削、刨削和铣削， 直接从毛坏上加工成形。表1-4是一些磨削方法所能达到的比磨除率。

螺纹磨削加工效率主要取决于螺纹种类、加工工艺以及材料硬度

多线砂轮磨削螺纹具有加工效率高、适用范围广和高精度的特点，适合大批量生产小螺距的螺纹工件。其加工效率源于多线砂轮可同时磨 削多个螺纹牙形，但需确保螺纹宽度小于砂轮宽度，尤其对螺距3mm及以下的螺纹，可直接磨削而无需预加工。此方法对砂轮修整精度要 求较高，需与工件螺纹相匹配，以保证加工质量。对于硬度超过HRC60的工件，需要结合粗磨与精磨工艺，控制磨削深度在合理范围内， 以确保表面质量。

内螺纹加工主要难点在于孔径小，限制较大

内螺纹磨削通常要难于外螺纹磨削。主要原因在于：1）磨孔时砂轮直径受到工件孔径的限制，直径较小。小直径砂轮很容易磨钝，需要经常修 整和更换，增加了辅助时间，生产效率较低；2）砂轮转速由于受到内圆磨具的限制，小直径的砂轮磨孔时很难达到正常的磨削速度，砂轮圆周 速度较低，使磨削表面的粗糙度不易降低。3）砂轮轴的直径由于受孔径的限制比较细小，而悬伸长度较大，刚性较差，磨削容易发生弯曲和振 动，使工件的加工精度和表面粗糙度难于控制，限制了磨削用量的提高。4）内圆磨削时砂轮与工件孔的接触面积较外圆磨削大，因此磨削力和 磨削热都大。而冷却条件却又很差，工件易发热，排屑比较困难，屑聚集在孔内，和冷却液混合成糊状，容易使砂轮堵塞。 为了避免上述传统螺母精加工方法的缺点，现代有工艺采用了高刚度的弯头杆磨削工艺来对大导程滚珠螺母做精加工，该装置相对于传统磨削 方法，可以保证磨削砂轮与螺母内滚道的高度啮合，提高了内螺纹磨削中工件滚道表面的粗糙度和法向截面的轮廓度。

机床误差将直接影响加工精度，几何误差是主要影响因素

造成机床加工误差的原因主要包括几何误差、热误差、控制系统误差、刀具磨损等。其中，几何误差是数控机床中最主要的误差，约占机床总误 差的40%。磨削过程过程具有多自由度多自由度耦合运动的特点，由于机床设计、制造、装配中的缺陷，使得机床中各零部件的实际几何参数和 位置相对于理想几何参数和位置发生偏离，属于机床本身固有的误差，为工艺系统静误差。这些形状和位置误差会反应到机床的运动部件上，从 而导致系统所规定的坐标值与机床工作部件所处实际位置存在误差，由此而产生的几何误差直接反映在齿形误差上。由于一个物体在空间内有6个 自由度，因此机床移动部件在运动时共有六项误差因素，其中包括三项移动误差元素和三项转角误差元素，一般普通三轴机床存在21项几何误差。

螺纹磨床属于数控机床中的一种，结构件成本占大头

数控磨床系统可划分为以下9个子系统：液压子系统、电气子系统、CNC子系统、进给子系统、伺服子系统、冷却子系统、砂轮修整子系统、 磨削子系统和润滑子系统。 结构件、传动系统、控制系统占机床主要成本。根据科德数控生产数控机床、数控系统及关键功能部件的采购情况，主要原材料可分为结构件 类（机床防护件、床体等）、电机原材料类（磁钢、线缆等）、控制系统类（主板、FPGA等）、传动类（丝杠、导轨等）、润滑水冷类（水 冷机、泵、密封、紧固等）、光栅类（光栅尺、圆光栅等）、传感测量类（传感器等）及其他。

丝杠零部件数量较多，加工效率偏低、耗时长，需要更多的生产设备

2024年11月，力仁科技拟投资2.2亿元建设产年产高精度滚柱丝杠5000套项目。项目劳动定员50人，一天三班，每班工作8小时，年工作 300天，年工作小时数为7200h。丝杠产品不是统一的规格，但一般情况下约由15件左右的零部件组装而成，一套丝杠产品使用的滚柱一般 为4—6只、丝杠1只、螺母1个以上、标准件不等。根据估算5000套丝杠共需零部件约75000件，螺纹磨床及磨削中心每台设备每天可生产 零部件约4件，合计年产93600件，产能有所冗余。

螺纹磨床价值量高，占据丝杠加工设备一半投资份额

高档磨床的应用越加普及，国内的制造能力尚未能完全满足高端市场的要求，而进口磨床价值量高。我国导轨丝杠仍主要 依赖进口，国产化率仅为5%。根据秦川机床滚动功能部件扩产项目的规划，5亿丝杠产值所对应的设备投资额为1.56亿元， 其中，磨床的采购约占项目设备投资的48%，旋风铣、测试仪器和其他机床约占52%。秦川机床主要采用进口高精度设备， 如高精度床身导轨磨床，其单台设备价格高达2800万元。

重点公司分析

华辰装备：数控轧辊磨床领先企业，中标P0级滚珠丝杠外螺纹磨床项目

公司专注高端精密磨削装备制造，核心产品为全自动精密数控轧辊磨床。公司致力于研发亚微米级高端复合磨削设备、精密螺纹磨床、数控直线 导轨磨床及自主数控系统。公司于2020年获评国家第二批专精特新“小巨人”企业，并于2022年10月被工信部评为第七批国家制造业单项冠军 示范企业。公司中标南京工业大学P0级别滚珠丝杠外螺纹磨床项目，主要用于工业母机用PO级滚珠丝杠副加工工艺，主要针对小螺距、小钢球、 多头螺纹的磨削加工，中标产品单价179.4万元。公司已全面掌握数控轧辊磨床领域“关键功能部件—整机技术—技术服务”全产业链的核心技 术。其轧辊磨床产品在各项性能指标上媲美世界一流产品，特别是在高速高精磨削领域确立了全球技术领先地位，成功打破国外品牌对我国轧辊 磨削高端装备的垄断。公司研发的精密螺纹磨床主要用于各种螺纹工件滚道的高精度磨削，加工精度和质量对产品性能有直接影响。该产品最大 支持螺纹直径分别为320毫米（外螺纹）和100毫米（内螺纹），?a≤0.4微米，标准试件精度等级为C0级。

日发精机：成功研发数控丝杠螺纹磨床，精度可达C0级别

公司专注于数字化智能机床及产线、航空航天智能装备及产线、智能制造生产管理系统软件的研发生产。公司已经形成了涵盖高端智能制 造装备及服务、航空运营及服务的综合业务体系。公司的主要产品为各类数控机床，在高端轴承磨超加工及装配生产线领域占据市场领先 地位。目前，轴承行业前30大企业中，有25家采用了公司的高端轴承磨超加工及装配生产线产品，市场占有率位居第一。在2024年中国 国际轴承及其专用装备展览会上，公司展示了代表产品SK7420/500数控丝杠磨床。该产品在任意300mm长度内的运行精度可达 0.003mm，精度达到C0级别。 延续高端制造的技术优势，公司于2023年研发完成数控螺纹磨床，成功应用于新能源汽车、人形机器人、工业母机等领域的丝杆和螺母加 工。设备凭借高效与高精度赢得客户认可，相关产品已具备批量生产能力。截至目前，公司已向部分客户交付内外螺纹磨床、磨削中心及 专用磨床。2024年，公司加快市场拓展步伐，与多家客户达成合作，相关设备的应用正稳步推进。

报告节选：

编辑：火腿肠