丝杠制造流程长,会带来热处理、校直、车床、磨床、检测设备等多类设备需求。其中螺纹磨床是精加工核心设备,原本市场规模较小,但人形机器人产业化将带来数倍弹性增长空间。国金证券研报测算,人形机器人百万台出货量对应44-89亿元螺纹磨床市场,国内秦川机床(汉江机床)、华辰装备、日发精机积极布局。本文深入分析螺纹磨床设备市场机会与国产替代前景。
螺纹磨床:丝杠精加工核心设备,价值量占比48%
丝杠精加工主要使用外螺纹磨床(加工丝杠轴)和内螺纹磨床(加工螺母)。根据秦川机床公告,滚动功能部件扩产项目5亿元丝杠产值对应设备投资额1.56亿元,共采购设备46台,其中磨床价值量占比约48%。高端磨床采用进口设备单价较高,高精度床身导轨磨单价可达2800万元,高精度数控直线导轨磨床1800万元,高精度数控旋风铣750万元。
螺纹磨床技术壁垒高:磨床精度等级为机床中最高一档,超精密磨床要求尤其高;实现高速、超高速磨削对床身、主轴、冷却系统需进一步优化。欧、美、日等国家与地区在磨床技术研发水平处于全球领先地位,国内企业总体技术处于追赶期,产品进口替代有较大成长空间。
人形机器人驱动44-89亿螺纹磨床新增市场
假设人形机器人出货量达到100万台,平均每台使用10支行星滚柱丝杠,丝杠总需求1000万支。每支丝杠平均精磨时间40/60/80分钟,每日有效加工时间20小时,一套设备(内螺纹磨床+外螺纹磨床)单价400万元,年产量按300天计算,对应设备需求量分别为1111/1667/2222套,市场空间分别为44/67/89亿元。
螺纹磨床原本是较小市场,海外企业单一体量不大。国内磨床企业收入体量普遍较小,秦川机床(汉江机床)2023年营收3.21亿元(含螺纹磨床),华辰装备、日发精机磨床业务体量有限,人形机器人扩产需求将为相关企业带来数倍弹性增长空间。
国内螺纹磨床企业积极布局,已具备国产替代技术基础
秦川机床子公司汉江机床为国内螺纹磨床主导企业,能够提供滚珠丝杠副成套设备,螺纹磨床市占率稳居市场第一。子公司格兰德开发外圆磨床、万能外圆磨床等11大类110多个品种。
华辰装备开发精密螺纹磨床,标准丝杠试件加工精度等级最高可达P0级。已中标南京理工大学“江苏省高端制造装备工程技术联合实验室高精度外螺纹磨床项目”,用于工业母机P0级滚珠丝杠副加工工艺、人形机器人直线运动关键一体化传动组件磨削加工工序,设备已进入实际应用阶段。
日发精机在高端轴承加工装备技术沉淀基础上开发数控螺纹磨床及自动生产线。搭配一体式上下料机、桁架机械手完成自动上下料和运输,具有高精度、高效率、高可靠性,实现自动化生产线高效连续加工。
设备端其他环节机会:热处理、校直、车床、刀具、检测
热处理设备:丝杠需经过正火、退火、淬火、回火等多次处理,井式热处理炉适合长轴类零件,感应淬火设备在表面形成高硬度淬硬层。恒进感应、金财互联积极布局。
车床:后续以车代磨是丝杠降本核心方向之一,浙海德曼实现主轴、刀塔、尾座核心部件突破,现有产品精度指标达到行业领先水平。
旋风铣设备:以铣代磨是降本另一核心方向,秦川机床汉江机床开发数控丝杠铣床,加工效率比传统方式提高30%。
超硬刀具:PCBN刀具替代磨削加工,沃尔德针对人形机器人丝杠加工提供超硬切削刀具,PCBN旋铣刀具现场测试效果较好。
检测设备:导程精度测量仪、轮廓测量仪、动态预紧力矩仪等是打造“设计-制造-检测”闭环正向研发体系的核心。南京工艺和汉江机床已建立滚动功能部件综合性能实验室。
建议关注螺纹磨床环节秦川机床、华辰装备、日发精机;车床环节浙海德曼;刀具环节沃尔德。
表5:螺纹磨床市场空间测算| 参数 | 情景1 | 情景2 | 情景3 |
|---|
| 人形机器人出货量(万台) | 100 | 100 | 100 |
| 单机丝杠需求(支) | 10 | 10 | 10 |
| 丝杠总需求(万支) | 1000 | 1000 | 1000 |
| 平均加工时间(分钟) | 40 | 60 | 80 |
| 每日有效加工时间(小时) | 20 | 20 | 20 |
| 一套设备年产量(按300天) | 9000 | 6000 | 4500 |
| 设备需求量(套) | 1111 | 1667 | 2222 |
| 设备单价(万元/套) | 400 | 400 | 400 |
| 设备市场(亿元) | 44 | 67 | 89 |