絲杠導(dǎo)軌行業(yè)市場分析

絲杠導(dǎo)軌行業(yè)市場分析一、絲杠導(dǎo)軌是什么？絲杠導(dǎo)軌是高精密的直線傳動產(chǎn)品。絲杠和導(dǎo)軌可配合組成一套直線運動系統(tǒng)；其中絲杠負責(zé)定位，并將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，驅(qū)動導(dǎo)軌運動；導(dǎo)軌負責(zé)將部件傳輸至目標位置。在機床中，一般是2套直線導(dǎo)軌副及1套滾珠絲杠副組成一個方向的直線運動系統(tǒng)；以X軸為例，工作臺、絲杠螺母和滑塊三者相互連接，實現(xiàn)對工作臺高頻度、高精度的定位。1、絲杠的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。按照絲杠的摩擦特性，可分為梯形絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。（1）梯形絲杠：也稱滑動絲杠，牙型多為梯形，螺母和絲杠軸直接接觸，運動時產(chǎn)生滑動摩擦力。（2）滾珠絲杠：在絲杠與螺母旋之間放置適量滾珠作為中間傳動體，運動時產(chǎn)生滾動摩擦力。（3）行星滾柱絲杠：在主螺紋絲杠的周圍，按行星式布置6-12個螺紋滾柱，基本結(jié)構(gòu)與滾珠絲杠相似，區(qū)別在于載荷傳遞元件為螺紋滾柱，而非滾珠。滾柱和絲杠之間是線接觸，接觸面大大增加，因此具有高剛性、高承載能力，比同規(guī)格滾珠絲杠副高出3倍以上（最高超過10倍）。滾珠絲杠因傳動效率高、壽命長，是目前主流的絲杠產(chǎn)品。梯形絲杠的摩擦阻力大，傳動效率一般低于40%，磨損快、使用壽命短，不能滿足現(xiàn)代機械傳動在高速度、高效率、高精度等方面的要求。滾珠絲杠磨損小，傳動效率能達到90%以上，使用壽命更長，是主流的絲杠產(chǎn)品。行星滾柱絲杠雖然性能高，但制造難度大、成本高，目前商業(yè)化應(yīng)用較少，主要用于重載和高可靠性要求的場合，如航空母艦、核潛艇、核電站、重型軍事裝備、冶金設(shè)備及重型數(shù)控機床等。滾珠絲杠副主要由絲杠軸、螺母和滾珠組成。絲杠軸是有螺紋滾道的圓柱軸；螺母由螺母體、滾珠循環(huán)裝置等部件構(gòu)成，其中滾珠循環(huán)裝置是一條或多條連續(xù)的封閉通道，作用是實現(xiàn)滾珠的循環(huán)。滾珠包括承受載荷的負荷滾珠和不承受載荷的間隔滾珠，間隔滾珠主要起間隔作用，直徑比負荷滾珠小。滾珠絲杠按滾珠的循環(huán)方式，可分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式。（1）內(nèi)循環(huán)式：滾珠在循環(huán)過程中始終不脫離絲杠表面。內(nèi)循環(huán)式結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，螺母外徑小，可進行微型設(shè)計。其優(yōu)勢在于滾珠運行阻力相對較小，靈敏度優(yōu)異；摩擦損失少，傳動效率較高；滾珠回程較短，剛度較好，運轉(zhuǎn)精度較高。因此適用于中小導(dǎo)程、中低速度場合，如3D打印機、中小型醫(yī)療掃描儀等。但內(nèi)循環(huán)式返向器回珠槽為空間曲面，呈S形，加工較困難，對滾珠絲杠副的公稱直徑、絲杠外徑、螺紋滾道等加工要求較高。（2）外循環(huán)式：滾珠在循環(huán)返回時離開了絲杠螺旋滾道而在螺母體內(nèi)或體外循環(huán)。外循環(huán)式滾珠絲杠副尺寸較大，適用于載荷較大的場合，如大型重載機床。外循環(huán)滾珠副按其在滾珠返回裝置構(gòu)造的不同，可分為套筒-螺旋槽式、插管式和端面/端蓋式三種：套筒-螺旋槽式：結(jié)構(gòu)簡單，軸向排列緊湊，節(jié)約空間；有效負載滾珠多，承載能力較高；但徑向尺寸較大，擋珠器的弧形桿剛度較差，特別是舌形部分易于磨損，壽命較短。插管式：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，工藝性好；公稱直徑與導(dǎo)程組合較多，適用性廣，既可于重載高速的驅(qū)動系統(tǒng)，也可用于精密定位系統(tǒng)，正在取代套筒-螺旋槽式。端面/端蓋式：螺母徑向、軸向尺寸?。坏驮肼?；具有高承載、高可靠性，但滾珠循環(huán)部分加工復(fù)雜。端面式結(jié)構(gòu)適用于低承載且速度、精度較高的場景，或高承載且速度、精度較低的場景；端蓋式結(jié)構(gòu)適用于多線、高承載、低轉(zhuǎn)速、低精度傳動的場景。2、導(dǎo)軌的作用是支承運動構(gòu)件并使其按規(guī)定方向運動導(dǎo)軌是支撐被加工零件，并使其按規(guī)定方向運動的部件。導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差會直接影響運動軌跡，最終導(dǎo)致工件產(chǎn)生加工誤差。導(dǎo)軌的基本結(jié)構(gòu)是靜導(dǎo)軌（導(dǎo)軌）和動導(dǎo)軌（滑塊），導(dǎo)軌起支撐作用，滑塊連接運動件，沿導(dǎo)軌作直線運動。根據(jù)導(dǎo)軌和滑塊的接觸結(jié)構(gòu)，可分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌。（1）滑動導(dǎo)軌，又稱硬軌，是指工作面之間通過滑動摩擦運動的導(dǎo)軌；具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度好，承載能力強、抗震性強、易維修等優(yōu)點，缺點是摩擦系數(shù)較大；適用于低精度重切削；（2）滾動導(dǎo)軌，又稱線軌，是指在工作面之間安裝滾動體（滾珠、滾柱和滾針）的導(dǎo)軌；具有摩擦系數(shù)小、響應(yīng)速度快、運行速度高等優(yōu)點，缺點是剛度、穩(wěn)定性和抗震性不及滑動導(dǎo)軌，承載小，維修性差；適用于高精度、高速輕加工；（3）液體靜壓導(dǎo)軌是指在工作面之間通入壓力油，使運動件浮起，油壓能隨著外加負載的變化而自動調(diào)節(jié)，以保證工作面間始終處于純液體的摩擦狀態(tài)，同時采用直線電機驅(qū)動，光柵尺為位置反饋系統(tǒng)，形成系統(tǒng)的全閉環(huán)控制；摩擦系數(shù)極小，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，實際應(yīng)用較少。3、絲杠導(dǎo)軌的精度分類絲杠：國家標準(GB/T17587-2017)將滾珠絲杠副精度分為八個等級，即P0、P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10級。其中P0級精度最高，往后精度逐級遞減。日本、韓國及中國臺灣省采用JIS等級，分為C0-C10八個等級，相同數(shù)字的JIS精度標準略高于國標，即C1的要求略高于P1，但差距不大。一般而言，精度高于P5的絲杠有定位+傳送功能，主要用于高精度數(shù)控機床、半導(dǎo)體設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域；精度為T7、T10的絲杠只有傳送功能，主要用于普通機械、木工機械、工業(yè)機器人等領(lǐng)域。導(dǎo)軌：精度分為普通級(無標記)、高級(H)、精密級(P)、超精密級(SP)以及超超精密級(UP)。H級以下的導(dǎo)軌主要用于木工機械、成型機床、工業(yè)機器人、搬運系統(tǒng)、部分醫(yī)療器械等領(lǐng)域，P級以上的主要用于高精密數(shù)控機床（加工中心、車床、銑床等）、精密測量儀器、半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域。二、行業(yè)特點：空間大、下游多、國產(chǎn)化率低1、全球滾動部件市場規(guī)模約千億，國內(nèi)超300億根據(jù)ValueMarketResearch數(shù)據(jù)，2019年全球滾動部件的市場規(guī)模為195.48億美元（折合人民幣約1300億元），預(yù)計2026年將達到296.61億美元，期間年均復(fù)合增長率約為6.14%。其中，亞太地區(qū)是主要市場，約占44%，預(yù)計2026年占比將增長至47%，亞太地區(qū)市場份額的快速增長主要源于中國等國家發(fā)展航空航天、機器人、自動化等高端制造業(yè)。根據(jù)金屬加工雜志社，2022年我國滾動功能部件市場空間約為330億元，預(yù)計2025年將達到462億元，2021-2025年CAGR達到12%。2、應(yīng)用廣泛，機床是最主要下游且要求高絲杠導(dǎo)軌下游應(yīng)用廣泛，機床是最主要的下游。絲杠和導(dǎo)軌作為高精度的傳動部件，大量應(yīng)用在數(shù)控機床、半導(dǎo)體制造裝置、醫(yī)療器械、工業(yè)機器人、自動化設(shè)備、3C設(shè)備、汽車等領(lǐng)域，其中機床是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)金屬加工雜志社的數(shù)據(jù)，預(yù)計2025年機床在滾動功能部件的應(yīng)用占比為24%。絲杠導(dǎo)軌是機床傳動系統(tǒng)的重要部件，絲杠精度要求一般在P5級以上，導(dǎo)軌精度要求一般在P級（精密級）以上。絲杠和導(dǎo)軌的性能指標直接決定機床傳動系統(tǒng)的定位精度、行走直線度、工作臺面剛度以及承載能力等性能，進而決定機床整機的性能。機床是系統(tǒng)性產(chǎn)品，單個核心零部件的精度往往大于整機的精度，因此機床對絲杠導(dǎo)軌的要求較高，其中絲杠精度要求一般在P5級以上，導(dǎo)軌精度要求一般在P級（精密級）以上。機床領(lǐng)域的市場需求量約百億元。根據(jù)國盛智科招股說明書問詢函回復(fù)文件，大型機床中絲杠導(dǎo)軌成本占比約為5%，小型機床則約占總成本的9%。我們假設(shè)整體上絲杠導(dǎo)軌的成本占比為8%，機床整機毛利率為25%，則絲杠導(dǎo)軌的市場空間=機床整機市場空間*（1-25%）*8%。由此，我們測算出絲杠導(dǎo)軌的年市場空間在100億元上下波動。絲杠導(dǎo)軌產(chǎn)生磨損，存在一定的更新需求，但并非需求的主導(dǎo)因素。一般而言，為保證機床無故障運行時間達到2000h以上，絲杠導(dǎo)軌的壽命要求在20000h以上。但在數(shù)控機床的使用過程中，由于操作不當、保養(yǎng)不當及運行磨損，絲杠導(dǎo)軌可能會出現(xiàn)加工精度異常，需要進行更換。因此絲杠導(dǎo)軌的更換頻率與工作用量和保養(yǎng)程度相關(guān)，若保養(yǎng)得好，也可能在機床的整個使用壽命中都不需要更換。因此更新并非必選項，絲杠導(dǎo)軌的需求更多受機床周期影響，上銀的營收變化趨勢也體現(xiàn)了絲杠導(dǎo)軌景氣度與機床行業(yè)景氣度基本一致。3、競爭格局：外資主導(dǎo)，國產(chǎn)化率低海外龍頭企業(yè)發(fā)展歷史悠久，技術(shù)積累深厚。滾珠絲杠傳動裝置誕生于1874年，但直到1940年才開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。歐美企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，且擁有軸承、液壓件、高精密磨床等產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，技術(shù)領(lǐng)先，屬于第一梯隊。20紀80年代開始，日本THK、NSK、IKO等公司伴隨著日本的機床、半導(dǎo)體、汽車制造業(yè)等行業(yè)成長起來，成為主要生產(chǎn)廠家，屬于第二梯隊。20世紀90年代后期，中國臺灣的HIWIN、ABBA、AMT、PMI公司及韓國的SBC也嶄露頭角，作為后發(fā)者，產(chǎn)品突破后主打性價比，抓住了中國制造的發(fā)展機遇，在中國市場享有較高的市場份額，屬于第三梯隊。全球市場集中度高。根據(jù)QYR調(diào)研數(shù)據(jù)，目前全球滾珠絲杠市場主要生產(chǎn)商有NSK、THK、SKF、Hiwin、PMI和TBIMOTION等，CR5約44%。全球線軌的核心廠商包括THK、Hiwin和NSK等，前三大廠商占據(jù)了全球約76%的份額。絲杠導(dǎo)軌行業(yè)由于產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜，高端設(shè)備投入大，相關(guān)技術(shù)壁壘高等原因，進入門檻高，且后發(fā)者追趕難度大，行業(yè)集中度高。從產(chǎn)品性能來說，歐系代表高端，一般用于重載的、大型的應(yīng)用場景，價格高；日系代表中高端，具有精度高、性能好、價格低于歐系產(chǎn)品等特點，與歐系產(chǎn)品形成差異化競爭；臺系代表中低端，主打性價比，交貨周期最短，價格低于日系產(chǎn)品，主要與日系產(chǎn)品正面競爭。根據(jù)JMAA，2004-2022年，日本滾珠絲杠銷售單價持續(xù)下降，體現(xiàn)臺系產(chǎn)品憑借性價比，迅速搶占日系的市場份額，目前國內(nèi)日系和臺系產(chǎn)品占據(jù)大部分市場份額。大陸的絲杠導(dǎo)軌企業(yè)數(shù)量較少，積累時間短，單個企業(yè)體量較小。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前規(guī)模相對大的公司是南京工藝、漢江機床、博特精工、凱特精機等，我們預(yù)計22年四家公司合計營收約10億元，國產(chǎn)化率低。三、絲杠導(dǎo)軌為何難以實現(xiàn)國產(chǎn)化？1、國產(chǎn)產(chǎn)品的精度保持性、生產(chǎn)穩(wěn)定性弱于進口滾珠絲杠副主要性能指標包括精度、壽命、額定靜載荷、額定動載荷、預(yù)緊力、剛度、摩擦力矩、轉(zhuǎn)速、溫升、振動、噪聲以及加速度。導(dǎo)軌副的主要性能指標包括精度、剛度、預(yù)緊拖動力、溫升和動態(tài)性能。整體而言，我國絲杠導(dǎo)軌與進口產(chǎn)品的差距主要體現(xiàn)在精度保持性、批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性和一致性。精度保持性指維持在初始精度的時間，國產(chǎn)絲杠導(dǎo)軌即使出廠精度能達到P3級以上，后續(xù)也很難在機床整個壽命周期中維持在這一高精度。批量生產(chǎn)的一致性和穩(wěn)定性指生產(chǎn)一批絲杠，能達到標準要求的產(chǎn)品比例，國產(chǎn)雖然能做到P0~P2級的高精度產(chǎn)品，但一致性和穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致無法大規(guī)模供應(yīng)。2、造成差距的原因是什么？國產(chǎn)絲杠導(dǎo)軌落后于進口的背后，是整個產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)（包括設(shè)計、原材料、制造設(shè)備、加工工藝、檢測方法、質(zhì)量管控等）都存在差距。（1）原材料：國產(chǎn)軸承鋼整體性能偏低，影響絲杠壽命和可靠性高質(zhì)量的原材料是提升壽命、精度保持性的基礎(chǔ)。絲杠導(dǎo)軌在使用過程中會磨損、受熱產(chǎn)生變形，要使絲杠導(dǎo)軌達到壽命要求，并保持精度不變，使用的鋼材需要達到高硬度、具有較好的冷熱加工工藝性和尺寸穩(wěn)定性、具有較低的非金屬雜質(zhì)和碳化物偏析等。絲杠導(dǎo)軌所需的原材料根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同有所變化，其中GCr15高碳鉻軸承鋼以及Cr/Mo優(yōu)質(zhì)合金鋼最為廣泛。絲杠導(dǎo)軌常用的材料主要包括高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、模具鋼等以及特殊工況下使用的中溫、高溫以及高溫不銹鋼。高碳鉻軸承鋼是沿用時間最久，使用量最大的全淬火型軸承鋼，其中GCr15最具代表性，也是滾珠絲杠最常見的原材料之一。根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會，GCr15占世界軸承鋼生產(chǎn)量80%以上。在鋼中加適量Cr、Mo、Mn等元素，可提高淬透性和回火穩(wěn)定性，通過適當?shù)臒崽幚砉に嚳墒菇z杠獲得良好的硬度和耐磨性等綜合力學(xué)性能。目前GCr15SiMn、Cr/Mo系合金鋼也大量應(yīng)用于滾珠絲杠制造之中。國產(chǎn)高碳鉻軸承鋼近年提升顯著但性能整體偏低，對絲杠壽命和可靠性具有較大影響。軸承鋼GCr15從材料上是優(yōu)質(zhì)合金鋼，但其純凈度不足（如氧含量高）對絲杠導(dǎo)軌的疲勞壽命有較大影響。國內(nèi)大多數(shù)特鋼企業(yè)不具備生產(chǎn)高質(zhì)量軸承鋼的水平和能力，目前國內(nèi)生產(chǎn)的軸承鋼主要集中于中低端產(chǎn)品。軸承鋼潔凈度低，氧化物夾雜、碳化物不穩(wěn)定且分布不均勻等因素大幅降低了國產(chǎn)絲杠導(dǎo)軌的壽命和可靠性。（2）加工工藝：高精度絲杠的磨削工藝knowhow多，壁壘高滾珠絲杠的加工方法分為磨制和軋制兩大類：磨制：大致需要經(jīng)歷粗車-半精車-銑-粗磨-半精磨-精磨步驟，工序合計多達20多道，復(fù)雜程度高，完整的加工工藝周期一般為30-45天，效率低，批量小，成本高，但精度高，能夠達到P0級加工精度。軋制：采用擠壓一步成型，可分為冷軋和熱軋，具有尺寸固定、生產(chǎn)效率高、節(jié)約金屬、價格低廉等優(yōu)點。軋制后的滾道表面質(zhì)量優(yōu)良，抗疲勞強度和機械強度高，但精度較低，一般為P7及以下。軋制絲杠的生產(chǎn)工序簡單，加工工藝周期一般為1-3天。但軋制絲杠的設(shè)備投入大大高于磨制絲杠，資本開支大，且我國軋制工藝起步較晚，發(fā)展不成熟，因此國內(nèi)絲杠以磨制為主。高精度的磨制絲杠一般要經(jīng)過車削、銑削、磨削，若精度要求不高，車削或銑削也能達到要求，不需要進一步磨削，因此目前磨制絲杠有三種加工方法：硬車削、硬旋銑、研磨。硬車削：隨著CBN刀具的發(fā)展，硬車削工藝廣泛地應(yīng)用于滾珠絲杠的加工，可作為高精密絲杠的粗加工或低精密絲杠的終加工。車削方法適合加工螺距6mm以下、長度1m以下的長徑比不大的工件。硬旋銑：將螺紋滾道一次銑削成形，減少了工序，不需要反復(fù)修整刀具和校直，可預(yù)先加工標準絲杠，大大縮短了滾珠絲杠加工周期，生產(chǎn)效率高，是一種高效、快速、綠色的干式硬態(tài)螺紋加工方法，在國外研究應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。適用于加工較長的絲杠以及長徑比大的絲杠，能夠達到P3級精度，國內(nèi)部分公司從國外引進旋風(fēng)銑設(shè)備進行加工。磨削：指在粗加工（如硬車削、旋風(fēng)銑削）的基礎(chǔ)上，用專用螺紋磨床對圓弧槽進行精密加工。螺紋單次磨削量有限制，因此在磨削過程中要不斷地修整砂輪和校直絲杠，工時較長。適用于對精度、壽命、效率等要求較高的行業(yè)，但是加工成本也較高，是國內(nèi)主流的絲杠加工方式。磨制絲杠的生產(chǎn)過程中涉及大量know-how。①設(shè)計：是決定絲杠性能的首要因素，適當?shù)脑O(shè)計可以解決部分因加工誤差和滾道磨損等因素導(dǎo)致的預(yù)緊力喪失、剛性耐受強度不足、技術(shù)精確度不佳等問題。我國滾珠絲杠起步較晚，對基礎(chǔ)原理的掌握不足，大多數(shù)從設(shè)計上只能做到形似，無法達到性能要求，且出問題后不知道如何改進。②磨削：磨削過程中的誤差來源有很多，如砂輪磨損、彈性變形、熱變形等，其中熱變形是影響絲杠加工精度的主要誤差。目前對于誤差的補償主要依靠提高磨床數(shù)控化率、工人在加工過程的操作規(guī)范和工作經(jīng)驗，國產(chǎn)磨床落后于進口，國內(nèi)對于制造過程中的質(zhì)量控制要求不嚴，經(jīng)驗豐富的工人數(shù)量少，因此磨削水平較低。此外，大多數(shù)磨床都需要人工對刀和判斷磨削量，國內(nèi)專業(yè)人才較少，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)成熟度低。③熱處理：主要步驟是將絲杠表面快速加熱至淬火溫度，然后迅速冷卻，從而在螺紋表面形成一定深度的淬硬層，且芯部有一定的韌性，使?jié)L珠絲杠同時滿足表面高硬度、耐磨性和芯部高強度、高韌性的綜合力學(xué)性能要求。熱處理工藝的各項參數(shù)往往是絲杠制造企業(yè)在多年生產(chǎn)中積累下來的，后發(fā)者逆向研發(fā)難度高。我國企業(yè)目前的熱處理水平不高，主要體現(xiàn)在對淬硬層硬度、深度，硬度梯度分布等方面做不到精確控制，常出現(xiàn)淬硬層淺、淬硬層梯度不均勻等問題，會導(dǎo)致各種問題（比如進行螺紋磨削時，會在滾道上出現(xiàn)軸向的或網(wǎng)狀的裂紋）。④檢測：滾珠絲杠精度的檢測指標主要有齒形精度、螺距精度、中徑錐度、彎曲變形等，其中最重要的是滾珠絲杠螺距精度。一方面，我國檢測設(shè)備發(fā)展起步較晚，傳統(tǒng)檢測設(shè)備能達到的檢測精度無法滿足對于高精度絲杠的檢測要求，需要使用光學(xué)掃描原理的檢測設(shè)備，如激光動態(tài)行程測量儀以及螺紋綜合測量機等，這類設(shè)備測量精度高、檢測速度快且測量原理復(fù)雜，造價昂貴。另一方面，國產(chǎn)絲杠缺乏應(yīng)用機會，沒有下游反饋，一些需要改進的細節(jié)沒有被提出，導(dǎo)致檢測體系構(gòu)建不完善。（3）核心設(shè)備：高端螺紋磨床依賴進口，價格昂貴螺紋磨床是影響滾珠絲杠質(zhì)量的重要因素，海外數(shù)控產(chǎn)品十分成熟。在日本、美國、德國、瑞士等國家，數(shù)控螺紋磨床已經(jīng)非常普及，并開始朝復(fù)合加工功能的方向發(fā)展，為批量穩(wěn)定生產(chǎn)高端滾珠絲杠副產(chǎn)品提供了設(shè)備基礎(chǔ)。代表性產(chǎn)品有德國克林貝格HNC35K、瑞士萊斯豪爾RG2000、英國MATRIX7000、日本三井GSE-A/GSN、德國SMC公司US500-CNC系列磨床等。這些產(chǎn)品多數(shù)都采用全數(shù)控一體化控制技術(shù)，并配備螺紋在線檢測控制系統(tǒng)、全數(shù)控砂輪自動修整器以及先進控制軟件，將一些最新研究成果應(yīng)用到磨削工藝以及床身材料選用上，具有操作方便、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點，其磨削精度一般達到P1級或更高。我國高端數(shù)控螺紋磨床仍依賴進口，同類產(chǎn)品差距較大。國產(chǎn)的高端數(shù)控螺紋磨床與進口設(shè)備對比還有明顯差距。主要體現(xiàn)在①數(shù)控砂輪修整器裝置自動化水平低、控制精度有待提高；②控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)尚未成熟；③砂輪的線速度偏低及螺旋升角偏小；④磨削加工過程中工件在線檢測系統(tǒng)開發(fā)還不完備；⑤對磨削過程和磨削工藝的基礎(chǔ)研究不足等方面。國內(nèi)的主要數(shù)控螺紋磨床生產(chǎn)企業(yè)有上海機床廠、漢江機床廠、北平機床廠、安陽機床廠等企業(yè)。CNC螺紋旋風(fēng)銑機床技術(shù)被國外少數(shù)公司壟斷。德國的旋風(fēng)銑設(shè)備居于世界領(lǐng)先水平，具有代表性的企業(yè)主要有德國Leistritz、Burgsmuller、GWT，奧地利的Weingartner、Linsinger等。我國的旋風(fēng)銑削工藝多數(shù)停留在中低精度水平，國內(nèi)的旋風(fēng)銑削機床大多從國外引進。2004年，南京工藝（國內(nèi)首家）進口了德國Leistritz公司的PW160型CNC旋風(fēng)硬銑機床。但CNC旋風(fēng)硬銑機床價格非常昂貴，8m的旋風(fēng)硬銑機床售價折合約1200萬人民幣，且國內(nèi)硬旋銑加工工藝和技術(shù)并不成熟，因此數(shù)控旋風(fēng)銑床未能在國內(nèi)快速推廣應(yīng)用。綜上所述，我國絲杠導(dǎo)軌專用磨床的現(xiàn)狀主要有：①高端設(shè)備依賴進口，進口設(shè)備價格高，交期長；②精密設(shè)備需要結(jié)合熟練工人、參數(shù)實驗、檢測設(shè)備等多方因素才能充分發(fā)揮其用途，我國在以上幾個方面均不足。③設(shè)備的耗材（如刀具、砂輪等）影響設(shè)備的使用，國產(chǎn)耗材加工效率較低。四、人形機器人和新能源汽車產(chǎn)業(yè)機遇有望加速絲杠導(dǎo)軌的國產(chǎn)化到來1、機器人與自動化：人形機器人提出新需求絲杠導(dǎo)軌在自動化設(shè)備中，常以線性模組形式應(yīng)用。線性模組是由鋁型材、聯(lián)軸器、絲杠、直線導(dǎo)軌等主要部件組成的通用傳動元件，其主要作用是通過固定程序來進行抓取、搬運、操作工具，實現(xiàn)自動變速。線性模組具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、運動靈活等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于自動化機械設(shè)備上，如3C電子設(shè)備、鋰電池制造設(shè)備、焊接設(shè)備等，代替了人工的重復(fù)性、危險性工作。不同的場景精度要求不一樣，起傳動作用的機械手精度要求較低，需要精準定位的貼裝設(shè)備、高精度的螺絲機、點膠機等要求較高，但整體的難度低于高精密機床。在工業(yè)自動化、智能化趨勢下，我國以工業(yè)機器人為代表的自動化行業(yè)快速發(fā)展，帶動相關(guān)絲杠導(dǎo)軌需求。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）發(fā)布的《2022年全球機器人產(chǎn)業(yè)報告》顯示，2021年全球工業(yè)機器人安裝量創(chuàng)歷史新高，達51.7萬臺，同比增長31%，創(chuàng)歷史新高。我國2021年工業(yè)機器人安裝量增加了51%，高達26.8萬臺，超越了全球其他地區(qū)機器人安裝量的總和。預(yù)測至2025年年底，全球工業(yè)機器人的年安裝量將達到69萬臺。未來，自動化及工業(yè)機器人的快速發(fā)展仍是絲杠導(dǎo)軌需求進一步增長的重要推動力。人形機器人有望帶來更廣闊的增量市場。特斯拉AIDay2022發(fā)布的Optimus人形機器人軀干共有28個關(guān)節(jié)，其中旋轉(zhuǎn)和線性關(guān)節(jié)各14個，線性執(zhí)行器將采用無框電機+行星滾柱絲杠的方案。靈巧手采用滾珠絲杠方案，共需12個滾珠絲杠。遠期來看，隨著機器人智能化發(fā)展以及與人工智能技術(shù)的深度結(jié)合，人形機器人批量生產(chǎn)及廣泛應(yīng)用或成為可能，有望帶動絲杠放量。特斯拉人形機器人采用倒置行星滾柱絲杠，倒置式具備結(jié)構(gòu)緊湊、高負載特性。標準式滾柱絲杠是絲杠旋轉(zhuǎn)帶動螺母做軸向運動，一般是短螺母、長絲杠的結(jié)構(gòu)；倒置滾柱絲杠中，螺母是主動件，一般是長螺母、短絲杠的結(jié)構(gòu)。倒置式結(jié)構(gòu)更加緊湊，適用于對安裝空間和質(zhì)量有嚴格要求、需要進行一體化設(shè)計的場景。此外，倒置滾柱絲杠的啟動次數(shù)更少，可以使用更大的螺紋，進而提供比普通滾柱絲杠更高的負載能力，但是加工難度也大大增加。百萬臺人形機器人預(yù)計帶來百億級別的絲杠需求。反向式行星滾柱絲杠由于其復(fù)雜性，產(chǎn)量偏低，價格高昂，目前進口單價約2萬元。假設(shè)遠期量產(chǎn)及國產(chǎn)化替代后，反向式行星滾柱絲杠單價降至千元級別，則單臺人形機器人絲杠的價值量約為14*1000+12*400=18.8萬元。100萬臺人形機器人將帶來180億元的絲杠需求，若最終達到汽車的銷售體量，絲杠的市場空間有望達到千億級別。歐美企業(yè)是行星滾柱絲杠行業(yè)的主導(dǎo)者。目前行星滾柱絲杠的主要制造企業(yè)包括Rollvis（瑞士）、GSA（瑞士）、Ewellix（瑞典）、博世力士樂、CMC（美國）、LSI（美國）等，其中Rollvis、GSA、Ewellix都是舍弗勒旗下。根據(jù)《E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究》一文，Rollvis+GSA+Ewellix在我國滾柱絲杠市場份額合計為66%，國產(chǎn)企業(yè)以研制和單件生產(chǎn)為主。2、新能源汽車：潛在空間廣闊，有望率先實現(xiàn)國產(chǎn)化滾珠絲杠在電動、油電混合等車輛中主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向器、離合器和制動系統(tǒng)執(zhí)行器、座椅調(diào)節(jié)、玻璃升降系統(tǒng)等部件。車用絲杠通常精度要求不高，P7即可滿足要求，主要起到傳送動力的作用，需具備高可靠性、高壽命、傳動流暢度高、耐高溫、低噪音等特性，不需要搭配導(dǎo)軌使用。燃油車中，絲杠是可選項，一般高端的歐系汽車會使用，但在新能源汽車中，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、整車特性都發(fā)生了變化，絲杠的應(yīng)用逐漸增加，未來若向智能化、L4級別以上的自動駕駛發(fā)展，絲杠有可能成為必選項。1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS是目前主流的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向（MS）、助力轉(zhuǎn)向、線控轉(zhuǎn)向（SBW）三個發(fā)展階段，助力轉(zhuǎn)向根據(jù)助力來源又可分為機械液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），電控液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS）和電動助力轉(zhuǎn)向（EPS），其中，機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）：結(jié)構(gòu)簡單但轉(zhuǎn)向的精確性和安全性不足，已不適應(yīng)現(xiàn)代駕駛需求。機械及電控液壓助力系統(tǒng)（HPS、EHPS）：采用液壓助力系統(tǒng)，過去主要應(yīng)用于商用車尤其是重型車輛，由于功耗大、液壓油泄露等問題，已被EPS取代。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）：用電機取代液壓裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗更低、節(jié)約空間并且可精確調(diào)節(jié)助力大小等優(yōu)點，細分產(chǎn)品R-EPS使用滾珠絲杠傳動。EPS廣泛應(yīng)用于乘用車，根據(jù)佐思汽研，2020年中國乘用車EPS滲透率達96.4%。線控轉(zhuǎn)向（SBW）：是未來汽車智能化下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，目前仍處于研發(fā)和小規(guī)模量產(chǎn)的早期發(fā)展階段，采用滾珠絲杠方案。EPS根據(jù)電機驅(qū)動部位和結(jié)構(gòu)的不同，可細分為管柱式電動助力轉(zhuǎn)向（C-EPS）、小齒輪式電動助力轉(zhuǎn)向（P-EPS）、雙小齒輪式電動助力轉(zhuǎn)向（DP-EPS）和齒條式電動助力轉(zhuǎn)向（R-EPS）。C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS的傳動效率、操縱路感、前軸負荷依次提高，其單價也依次提升。前三者采用蝸輪蝸桿的傳動方式，R-EPS采用通過皮帶傳動與滾珠絲杠傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞至轉(zhuǎn)向器齒條，傳動效率更高，可提供更大助力，常用于中大型SUV、商務(wù)車和豪華車型。新能源汽車輕量化及智能化催生更多R-EPS的需求。由于滾珠絲杠傳動效率和精度高、噪音低、可以承擔較大的力矩和負載，R-EPS的最大推力顯著大于其他產(chǎn)品，可達16000N以上。新能源汽車由于裝配動力電池，相較于燃油車的整車重量大幅提升，需要更大的前軸載荷能力。隨著新能源汽車向智能化、高端化發(fā)展，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的綜合性能要求越來越高，R-EPS在乘用車的應(yīng)用有望增加。根據(jù)研究，2019年我國R-EPS滲透率約7%，提升空間巨大。2.制動系統(tǒng)線控制動的發(fā)展帶動對滾珠絲杠的需求。線控制動將傳統(tǒng)的液壓或機械控制部件改由電子控制取代，是新能源汽車以及自動駕駛領(lǐng)域常采用的技術(shù)。滾珠/滾柱絲杠具備高承載、高精度、高傳動效率等優(yōu)勢，在線控制動系統(tǒng)中的應(yīng)用比在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中更多，受益于新能源汽車、智能汽車的發(fā)展。（1）行車制動EHB省去傳統(tǒng)真空助力系統(tǒng)，集成度高，成為新能源汽車主流方案。在新能源車中，純電型電動車沒有發(fā)動機，混動型發(fā)動機不持續(xù)工作，因此傳統(tǒng)的真空助力系統(tǒng)不再適用。目前主流的新能源車的制動助力解決方案主要有兩種：一是采用電動真空泵（EVP）取代傳統(tǒng)的機械真空泵，其他部分與傳統(tǒng)的真空助力器原理相同。二是采用電子液壓制動（EHB），線控制動用電子助力替代真空助力，不再依賴真空源。EHB由于其兼容性好、能量回收較高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點已經(jīng)成為當前市場的主流方案。EHB中真空助力器及相關(guān)組件被取代，一般采用滾珠絲杠傳動。直接型EHB性能更優(yōu)。EHB分為直接型和間接型兩種，間接型采用高壓蓄能器，利用電機建立油壓，將高壓剎車油儲存在蓄能器中，在需要時進行釋放，混動車一般采用這一類型；但它也存在系統(tǒng)過于復(fù)雜、可靠性不高、體積大、成本高等問題。直接型EHB直接以電機推動主缸活塞，更具性能優(yōu)勢，一般為純電動汽車采用。但直接型EHB制造難度較大，難點在于電機體積小、轉(zhuǎn)速高（每分鐘超過1萬轉(zhuǎn)），扭矩大等，對傳動部件也提出了更高的要求。直接型EHB的代表產(chǎn)品日立E-ACT和博世的iBooster均采用滾珠絲杠傳動。日立E-ACT的原理是用電機驅(qū)動推桿再推動主缸活塞，電機的旋轉(zhuǎn)力通過滾珠絲杠轉(zhuǎn)化為直線運動力，同時滾珠絲杠也是一個減速器，將電機的轉(zhuǎn)速降低來增大扭矩，推動主缸活塞。博世第一代iBooster采用二級蝸輪蝸桿傳動，第二代iBooster改成一級滾珠絲杠傳動，體積大幅度縮小，控制精度有所提高。博世是目前我國線控制動主要品牌，根據(jù)佐思汽研，2021年博世在中國乘用車線控制動市場份額占比達91.5%，用于特斯拉、大眾新能源、蔚來等車型上。電子機械制動EMB是更為先進的制動系統(tǒng)。EMB結(jié)構(gòu)緊湊，完全放棄了液壓回路。執(zhí)行機構(gòu)由電機直接驅(qū)動產(chǎn)生鎖模力，具有體積小、重量輕、無制動液泄漏、功耗低、制動器使用壽命更長、制動響應(yīng)更快，控制精度更高等諸多優(yōu)勢。EMB作為線控制動系統(tǒng)的完整形式，預(yù)計未來將逐步取代EHB，但現(xiàn)在仍處于發(fā)展早期。滾珠/滾柱絲杠常用于EMB制動方案。EMB運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)主要包括螺紋螺桿、齒輪齒條、滑動絲杠、滾珠/滾柱絲杠、凸輪傳動、滾珠斜道傳動機構(gòu)等。EMB行車制動方案一般包括“運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)+減速機構(gòu)”，目前典型方案的運動轉(zhuǎn)換多采用滾珠絲杠傳動。（2）駐車制動駐車制動從形式上分為機械式和電子式，即機械手剎和電子手剎。機械式制動系統(tǒng)存在制動力不足、占用空間大、操作難度大等問題，電子手剎（EPB）逐漸取代傳統(tǒng)機械手剎。EPB常采用螺紋傳動或滾珠絲杠傳動，其中螺紋傳動成本低、結(jié)構(gòu)簡單并且可自鎖?？紤]到成本和自鎖，大多制動器廠均采用螺紋傳動，滾珠絲杠傳動多用于重型車及中高檔汽車?？偨Y(jié)以上內(nèi)容，相較于燃油車，新能源汽車中絲杠的應(yīng)用大幅增加，遠期來看，汽車智能化、無人駕駛等趨勢將進一步提升絲杠在汽車中的滲透率。車用絲杠要求低于機床絲杠，我國有望依托新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)車用絲杠的國產(chǎn)化。2022年《線控轉(zhuǎn)向技術(shù)路線圖》征求意見稿之減速機構(gòu)關(guān)鍵零部件目標中明確提出重點突破滾珠絲杠技術(shù)。隨著我國滾珠絲杠制造能力提升，部分廠家已具備提供車用滾珠絲杠的能力，如秦川機床已實現(xiàn)新能源汽車領(lǐng)域用滾珠絲杠副和智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、汽車電子剎車系統(tǒng)精密螺桿副的國產(chǎn)化推廣，車用絲杠有望成為絲杠行業(yè)國產(chǎn)替代的首要突破點。五、主要上市公司1、恒立液壓恒立液壓是國產(chǎn)液壓件龍頭。公司主要產(chǎn)品包括高壓油缸、高壓柱塞泵、液壓多路閥、工業(yè)閥、液壓系統(tǒng)、液壓測試臺及高精密液壓鑄件等，可用于工程機械、海洋工程、能源開采、隧道機械、工業(yè)制造等領(lǐng)域，其中工程機械是最主要的下游。公司憑借快速響應(yīng)市場、持續(xù)提升技術(shù)，抓住了2006-2011年、2016-2021年兩輪工程機械行業(yè)快速發(fā)展的紅利，形成油缸+泵閥雙主業(yè)，成為具有技術(shù)、產(chǎn)能、客戶等綜合優(yōu)勢的國內(nèi)液壓件龍頭，同時開啟海外布局，2021年建設(shè)墨西哥工廠，未來海外有望貢獻更多營收。主業(yè)毛利率、凈利率跟隨行業(yè)周期波動，近幾年穩(wěn)定在較高水平。受下游景氣度影響，2011-2015年毛利率及凈利率持續(xù)下滑，2016開始，公司盈利能力跟隨下游周期同步回升，2020-2022年公司毛利率保持在40%以上，凈利率維持在28%。定增募投電缸及絲杠業(yè)務(wù)，加大非挖領(lǐng)域布局，打造第三成長曲線。恒立液壓于2023年1月完成定增，其中線性驅(qū)動器項目計劃投入約15億元，預(yù)計于2024年一季度投產(chǎn)，達產(chǎn)后形成年產(chǎn)10.4萬根標準滾珠絲杠電動缸、4500根重載滾珠絲杠電動缸、750根行星滾珠絲杠電動缸、10萬米重載滾珠絲杠。隨著工程機械產(chǎn)品電動化趨勢，電缸將在一定程度上替代傳統(tǒng)的液壓缸和氣動缸；絲杠是電缸的核心部件之一，自制絲杠有利于公司降低成本，同時切入機床、機器人等自動化賽道，打造繼油缸、泵閥之后的第三成長曲線。2、貝斯特（汽車覆蓋）貝斯特主業(yè)為汽車零部件、工裝夾具。公司起家于工裝夾具，后發(fā)展為渦輪增壓器零部件龍頭，2019年收購蘇州赫貝斯，2020年收購易通輕量化，進入新能源汽車領(lǐng)域。目前公司主要產(chǎn)品包括渦輪增壓器精密軸承件、渦輪增壓器葉輪、渦輪增壓器中間殼、發(fā)動機缸體等關(guān)鍵汽車零部件，座椅構(gòu)件等飛機機艙零部件。從營業(yè)收入結(jié)構(gòu)來看，汽車零部件產(chǎn)品是公司創(chuàng)收的主要產(chǎn)品，2022年占比為91.7%，同比+13.5%。歷年業(yè)績穩(wěn)健，2023上半年業(yè)績實現(xiàn)同比高增。公司歷年業(yè)績保持相對穩(wěn)健增長，2016-2022年收入及歸母凈利潤復(fù)合增速均為12.3%。公司2022年實現(xiàn)營業(yè)收入10.97億元，同比增長3.8%，歸母凈利潤2.29億元，同比增長16.4%。2023上半年新能源汽車業(yè)務(wù)放量，疊加原材料成本下降、降本增效等，公司收入同比增長29.1%，歸母凈利潤同比增長62.2%。公司主業(yè)毛利率、凈利率分別維持在30%、20%以上。2017年以來公司毛利率和凈利率先上升后下降，2022年毛利率、凈利率分別為34.3%和21.1%，2023年影響公司盈利能力的原材料價格、疫情等外部不利因素逐漸消退，盈利能力有望改善。布局絲杠導(dǎo)軌業(yè)務(wù)，部分產(chǎn)品已成功下線并送樣。2022年1月，公司設(shè)立全資子公司“無錫宇華精機有限公司”，正式進軍絲杠導(dǎo)軌行業(yè)，瞄準高端機床、半導(dǎo)體裝備、自動化、機器人等中高端下游。2023年上半年，宇華精機成功完成高精度滾珠絲杠副、直線導(dǎo)軌副的首臺套下線，并將部分產(chǎn)品送樣至機床行業(yè)的戰(zhàn)略客戶處進行驗證。公司規(guī)劃“5+10”產(chǎn)能布局，計劃一期的絲杠導(dǎo)軌產(chǎn)值為5億元，二期產(chǎn)值為10億元，目前一期設(shè)備已到位。3、秦川機床（漢江機床）秦川機床主業(yè)分四大板塊，分別為主機業(yè)務(wù)、高端制造業(yè)務(wù)、核心零部件業(yè)務(wù)和智能制造業(yè)務(wù)。其中主機和核心零部件是主要創(chuàng)收產(chǎn)品，2022年營收占比分別為5