机械设备行业：机器人硬件拆解七：丝杠生产工艺流程详解

　　丝杠种类繁多，人形机器人打开百亿市场。丝杠种类繁多，梯形丝杠成本低、具有自锁功能，反向式行星滚柱丝杠承载高、体积小、精度高、寿命长，因此特斯拉人形机器人主要用反向式行星滚柱丝杠和梯型丝杠。梯型丝杠通常用于机器人的手腕部位，每个手腕2 个，即每个机器人4 个。而行星滚柱丝杠主要用于机器人的大臂、大腿和小腿等部位，每侧大臂1 个、大腿2 个、小腿2 个，两侧合计就是10 个。我们以特斯拉Optimus 为例，其全身预计需要14 个丝杠部件，假设未来单台机器人丝杠量产均价为1000 元，则单台机器人丝杠价值量为1.4 万元，在100 万台机器人销量假设下，机器人丝杠市场空间将达140 亿元。
　　反向式行星滚柱丝杠的核心难点在于螺母内螺纹加工，硬车和砂轮磨是主流工艺。反向式行星滚柱丝杠的构成为长螺母-短丝杠外加螺旋滚道，螺母作为主动件，由丝杠直线输出，螺母比螺杆还要长。这种结构的最大优点是可将螺母作为电机的转子实现电机和反向式行星滚柱丝杠的融合设计，螺母作为电机转子可使人形机器人直线传动结构更加紧凑、重量更小，但是其核心的难度在于对螺母的加工提出了更高的要求。反向式行星滚柱丝杠的主流工艺是硬车和砂轮磨，前者的特点在于生产效率更高、成本更低，而后者的特点在于精度更高。反向式行星滚柱丝杠的螺母很长、还是内螺纹，加工时还需要有一个倾斜角，砂轮进去磨，精度很难掌控。砂轮是单边支撑，螺母越长，砂轮就越要往里面伸，砂轮伸得越长、抖动越厉害，很细微的抖动，那么公差都达到微米级别，所以螺母里面公差难以控制。因此，高精度的加工设备成为了反向式行星滚柱丝杠生产的核心壁垒。
　　进口丝杠价格高昂，国产化的核心是设备国产化。行星滚柱丝杠价格高、制作难度大，此前需求不大，一般为进口。但是进口价格目前为1+万元/副，成本高昂，难以满足人形机器人量产的成本要求，因此国内企业纷纷希望自行生产行星滚柱丝杠。然而，国内企业自行生产，需要进口相关的螺纹磨床，海外螺纹磨床价格非常高，一般为100-200 万欧元/台，并且是定制化磨床。
　　一开始量不大、又是定制，国外企业产能有限，供货的意愿不强。此外，国外厂家的销售模式是以销定产，客户下单后，通常需要2 年以后才能拿到设备，生产交付周期很长，未来很难满足人形机器人的量产需求。因此丝杠设备的国产化、定制化是必然趋势。
　　人形机器人有望带来百亿的高精度螺纹磨床增量需求。我们对人形机器人带来的高精度磨床的市场增量进行测算，假设单台机器人需要行星滚柱丝杠10 套，行星滚柱丝杠三个主要部件螺母、螺杆、滚柱（一般一套为6-8 根）需要内螺纹磨床、外螺纹磨床、外圆磨床、内圆磨床等4 种不同类型的磨床，各磨床之间难以通用，假设该4 种磨床合计每天生产行星滚柱丝杠数量为20 套，一年有效工作天数为360 天，单台磨床价值量按150 万元计算，预计100 万台人形机器人将带来83 亿的高精度磨床设备需求增量。
　　投资建议：未来人形机器人的量产为丝杠和丝杠设备带来巨大的增量市场，因此建议关注有可能突破的主流丝杠和丝杠设备企业。（1）丝杠企业：北特科技、贝斯特、恒立液压、鼎智科技、五洲新春、斯菱股份、长盛轴承；（2）丝杠设备企业：日发精机、华辰装备、秦川机床、浙海德曼、同益股份。
　　风险提示：丝杠增量需求不足预期风险、国产设备替代能力不足风险、市场空间测算误差风险、资本投入不及预期风险。
【免责声明】本文仅代表第三方观点，不代表和讯网立场。投资者据此操作，风险请自担。

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