2025年人形机器人丝杠加工设备行业研究：丝杠扩产浪潮来临，优质“铲子股”率先受益

工艺：螺纹加工为主要难点，磨/车/铣/轧等降本方案持续迭代

螺纹加工为丝杠核心工艺难点，热处理为隐形壁垒

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。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。

相较滚珠丝杠，行星滚柱丝杠对于加工工艺的要求进一步提升，具体表现在丝杠、行星滚柱和螺母三大方面： 1）从丝杠端来看，行星滚柱丝杠常采用多线螺纹方案（双线螺纹丝杠的承载力比单头高60%-70%，线数越多，升角越大，旋 进越快，但自锁性越差），多线螺纹丝杠的滚道数更多且滚道间距更短，如果采用外圆磨制工艺，则加工难度更大且加工效率 较低；如果采用旋风铣工艺，则铣刀的硬度、韧性、形状等性质同样需要满足更高的要求。 2）从行星滚柱端来看，行星滚柱的两端存在与螺母两端的齿轮环啮合的花键齿，此结构加工难度较大。此外，行星滚柱的标准 化程度低于滚珠，大规模高精度量产同样具备较强的技术难度。 3）从螺母端来看，在反向式行星滚柱丝杠中，丝杠和螺母的功能互换，螺母本质上是一个带有螺纹内径的管子，砂轮需要伸进 去加工，通常采用内圆磨制工艺。由于螺母长度较长，如果采用磨制工艺，则存在工件与设备之间易发生碰撞且加工效率较低 等问题；如果采用旋风铣工艺，则面临国内内螺纹旋风铣工艺尚不成熟的难题。

技术方案不断升级提效，磨削始终为不可缺少的关键环节

丝杠螺纹的加工可以通过磨削、硬车削、轧制、旋风铣削等工艺实现，不同工艺优缺点显著：1）砂轮磨削：传统的螺纹加工选择 ，加工精度较高，工艺灵活，可以加工异形丝杠，缺点是效率较低；2）硬车削：生产效率较磨削明显提升，同时避免因削热导致丝 杠硬度降低，但精度仅满足中端要求；3）轧制：加工效率最高，但精度较低，过去多应用于低精度丝杠生产；4）旋风铣：兼具生 产效率高和精度高的优点，但是存在成本较高、无法加工异性丝杠等限制，渗透率有较大提升空间。

以车代磨：平衡速度&精度，为螺纹加工重要发展方向

“以车代磨”为螺纹加工重要发展方向，可靠性强&加工效率高。针对车削工艺中丝杆螺纹车削的加工运动，可简化成PCBN刀具 在丝杆表面沿螺旋线切削出成型槽，经历数次走刀最终切削出完整的螺纹轮廓。相较磨削工艺，车削核心技术优势体现在： 1）有效提升加工效率和降低制造成本：硬态车削比磨削可降低成本40%~60%。德国汽车工业在加工曲轴、凸轮轴、摩擦盘等零 件时均采用硬态车削代替磨削，收到了良好效果，以加工100Cr6（德国DN牌号）的摩擦盘为例，加工时间减少了60%。 2）加工可靠性高：行星滚柱丝杠主要由淬硬轴承钢、铬镍铁合金、工具钢等硬质材料加工而成。在高速磨削工艺中，砂轮在硬质 材料加工过程中容易脱粒，并在工件表面产生磨削烧伤与微裂纹，车削属于冷加工工艺，可规避此问题。根据《精密滚珠丝杠制造 技术的变革创新》，以车代磨螺纹滚道的粗加工技术在日本和中国台湾应用已经较为广泛，在中国大陆地区仍具备较大渗透空间。

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

磨床：专为精加工而生，超高速+高精度形成较高技术壁垒

磨床类机床是指利用磨料、磨具对工件进行磨削加工的机床，为满足精加工和硬表面加工需求而产生。磨床通常使用高速旋转的 砂轮、油石及砂带等磨具研磨工件的多余量，以获取所需形状、尺寸及加工面。1）按照工艺的不同，磨床可主要分为外圆磨床、 内圆磨床、无心磨床、平面磨床、轧辊磨床等，其中外圆磨削应用最广泛，内圆磨削整体难度最大；2）具体根据加工对象的不同 ，磨床则可分为螺纹磨床、齿轮磨床、叶片磨床、花键轴磨床等。

高精度&高速度要求下，高精密磨床是机床里面难度最大的品类之一。1）从加工精度来看：普通磨削加工精度通常大于1µm， 可以用于普通滚动丝杠的轴承滚道、一般量具的测量面等精度要求较低的工件；而高精密磨削磨床加工精度可以达到0.1-0.5µm ，适用于高精度滚柱导轨、精密机床主轴、半导体硅片等精度要求较高的工件。2）从磨削速度来看：根据砂轮线速度，磨床可分 为普通磨床、高速磨床和超高速磨床，其中超高速磨床线速度大于150m/s，实现高速切削，真正大幅度提供机床的生产率。

磨床：丝杠扩产核心设备，人形机器人带来百亿市场空间

磨床为丝杠扩产主要资本支出，人形机器人进一步打开市场空间。1）需求端：以秦川机床为例，新能源汽车领域滚动功能部件研 发与产业化建设项目总投资额为2.0亿元，其中设备投资额1.56亿元，占比78%，对应46台/套设备采购，其中磨床11台，合计投资 额7160万元，占到设备投资额的46%，可见磨床为丝杠扩产主要的资本开支投向。2）市场空间：①传统精加工需求：根据中国机 床工具工业协会数据，2021年国内磨床销售额约25.5亿元；根据海关总署数据（以编码8640为统计口径），2024年国内进口磨床 金额为8.5亿美元，2018年以来进口额总体呈现下降趋势，侧面反映逐步开始国产替代。两者相加，我们便可大致推算传统精加工 需求下，国内磨床市场空间约80亿元，国产化不足30%。

磨床：高端磨床仍由外资主导，国产替代空间较大

从竞争格局来看，高端磨床基本由欧洲、日本企业主导，尤其是在高精度螺纹磨床领域。全球范围内来看，欧洲、日本企业在高 精度磨床领域占据主导地位，主要因为其高端制造业起步早，磨床技术研发积累较好。国内市场仍高度依赖进口磨床，其中以欧美 与日本厂商为主，包括美国DRAKE，日本三井、英国的Holroyd和MATRIX，瑞士Studer以及德国的MIKROMAT等。

车床：国产化率较高，关注以车代磨带来的增量机会

传统车床属于机床行业中国产化率较高的品类，重点关注“以车代磨”带来的增量机会。1）国产化率持续提升：目前国内以浙 海德曼为代表的头部车床企业，陆续实现了主轴、刀塔、尾座等核心部件突破，竞争力不断提升，逐步实现进口替代。2）增量环 节：由于硬车削车床可实现以车代磨显著提升丝杠加工效率，国内外厂商重视相关产品研发。荷兰汉布雷格（Hembrug）通过添 加磨削主轴的方式，使得原来车床转化为混合车削和磨削，实现更高精度的表面结构和质量；根据其在轴承加工的经验，车削的金 属去除率是磨削的3-4倍，效率是磨削加工的3倍。国内沈阳机床、浙海德曼同样也已经推出以车代磨产品。

旋风铣床：应用经验丰富，国产设备研发已取得积极突破

“以铣代磨”为丝杠降本新路线，国内厂商在生产应用上起步较早，但设备研发仍处于前期阶段。1）从发展历史来看，1960年 左右旋风铣削技术已在大连机床厂、北京机床研究所等推广，国产厂商应用方面较为成熟，南京工艺在2004年首次引进了德国莱斯 特瑞兹旋风硬铣机床，可以精铣出800mm以上的大型滚珠丝杠副。2）国产厂商积极布局：相较应用端，设备研发相对滞后，主要 系旋风铣细分需求市场较小，难度也大，过去没有很强的替代诉求。因此国内市场依旧以海外厂商为主（德国Leistritz、奥地利 Weingärtner和Linsinger等），国内汉江机床、博特精工、晨光数控等虽有所突破，但细分来看，现有的旋风铣床多为旋风头和普 通卧式车床的组合体，数控旋风铣床仍主要依赖进口。

国产设备产业化加速推进，优质“卖铲人”率先受益

贴近客户实现定制开发，产能充裕强化本土设备商优势

国内厂商在高端磨床领域加速布局，已形成一定的技术积累，追赶步伐不断加速。受益于高端丝杠导轨、精密模具加工等领域的 国产替代诉求，我国持续加大高端磨床的研发布局。1）从专利数量来看：根据《复合磨床专利及机床行业知识产权现状分析》数 据，截至2020年8月，中国磨床专利数量14257组，已经达到全球第一；尤其是2010年之后我国磨床领域的专利申请量明显提升 ，行业进入高速成长期，为大规模产业化推广打下坚实基础。2）从实际加工能力来看：根据《国产与进口五轴工具磨床加工能力 的对比测试》中的株洲钻石刀具加工案例信息，使用国产磨床和进口磨床各加工5支D10抗振铣刀，结果显示两种机床加工的产品 参数无明显差异。

人形机器人量产元年，国内供应链资本开支加速

随着宇树春晚“出圈”、具身智能首次写入政府报告，政策+资本重点支持下，人形机器人产业迎来加速发展。据GGII统计， 2025年1-2月国内具身智能机器人融资规模达到44.5亿元，已接近2024年全年总额，人形机器人已成为当下最热风口。1）大量新 玩家布局人形机器人：小米首款人形机器人预计今年3月在亦庄发布；24年小鹏成立人形机器人事业部，3月其首款IRON开始进入 工厂实训；阿里、腾讯、奇瑞等同样进军人形机器人赛道；2）“大小脑”模型不断迭代，“具身智能”效果越发拟人：近期 Figure发布机器人协作完成家务视频，交互和智能水平大幅提升；不久前宇树发布G1机器人武打动作视频、众擎发布机器人前空翻 ，动作丝滑流畅，运控算法持续升级。

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编辑：火腿肠