機(jī)床行業(yè)系列專題（三）：絲杠核心傳動(dòng)部件

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)核心：絲杠 4絲杠——高精度傳動(dòng)部件 4滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)、分類及選型 6滾珠絲杠產(chǎn)業(yè)鏈上下游 9未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：行星滾柱絲杠 10市場(chǎng)供需缺口顯著，進(jìn)口替代疊加產(chǎn)業(yè)鏈筑基需求 14滾珠絲杠供需差不斷擴(kuò)大，價(jià)格居高不下 14中高端進(jìn)口替代空間大，產(chǎn)業(yè)鏈可靠性“筑基”需求迫切 16國(guó)產(chǎn)滾珠絲杠廠商發(fā)力正當(dāng)時(shí) 17風(fēng)險(xiǎn)提示 19圖表目錄圖表1：絲杠的分類點(diǎn)及其應(yīng)用 4圖表2：滑動(dòng)絲杠示圖 5圖表3：靜壓絲杠示圖 5圖表4：滾珠絲杠（）與行星滾柱絲杠上）結(jié)構(gòu)對(duì)比圖 6圖表5：滾珠絲杠副圖 6圖表6：滾珠絲杠副成 6圖表7：幾種常用循式示意圖 7圖表8：滾珠絲杠副循環(huán)方式比較 8圖表9：滾珠絲杠選需參數(shù) 8圖表10：精度等級(jí)與意300mm行程內(nèi)行程變量V之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 9圖表11：滾珠絲杠產(chǎn)鏈 10圖表12：行星滾柱絲常見類型技術(shù)參數(shù) 11圖表13：滾柱絲杠精等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 12圖表14：全球滾珠絲市場(chǎng)規(guī)模及遠(yuǎn)景空預(yù)（百萬美元） 13圖表15：2022年國(guó)內(nèi)柱絲杠市場(chǎng)份額情況 13圖表16：2015-2029E球滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)及速情況 14圖表17：2014-2022E國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)及增速情況 15圖表18：2014-2022E國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)供情況 15圖表19：2014-2022E國(guó)滾珠絲杠單價(jià)走（元套） 15圖表20：中國(guó)滾動(dòng)部高端市場(chǎng)份額情況 16圖表21：中國(guó)滾動(dòng)部中端市場(chǎng)份額情況 16數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)核心：絲杠絲杠——高精度傳動(dòng)部件圖表1：絲杠的分類、特點(diǎn)及其應(yīng)用滑動(dòng)絲杠滾珠絲杠滾柱絲杠靜壓絲杠傳動(dòng)效率低，僅24-26可顯著節(jié)能較高，摩擦力較小時(shí)可達(dá)90傳動(dòng)效率高，可達(dá)99摩擦滑動(dòng)摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，一般轉(zhuǎn)速不超過3000RPS點(diǎn)接觸滾動(dòng)摩擦熱效應(yīng)小，額定轉(zhuǎn)速在3000-5000RPS線接觸滾動(dòng)摩擦熱效應(yīng)小且承載力強(qiáng)，轉(zhuǎn)速可達(dá)6000RPS根據(jù)支撐流體不同分為液體和氣體靜壓，摩擦力和速度成正比，低速時(shí)幾乎為零導(dǎo)程精度低，品質(zhì)參差不齊較高，受滾珠直徑限制，常為毫米級(jí)高，可通過調(diào)整螺紋頭數(shù)等因素使導(dǎo)程達(dá)到更小的微米級(jí)能實(shí)現(xiàn)無間隙正反向傳動(dòng)，定位精度高使用壽命短，滑動(dòng)摩擦對(duì)元器件的損傷大長(zhǎng)，滾動(dòng)摩擦損傷小，可達(dá)滑動(dòng)絲杠的10倍左右很長(zhǎng)，顯著高于滾珠絲萬次以上由于靜壓螺母與絲杠并不接觸因此無磨損，壽命長(zhǎng)傳動(dòng)精度程傳動(dòng)無間隙，無爬行，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高傳動(dòng)無間隙，無爬行，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高傳動(dòng)具備可逆性，油膜能夠均化螺母誤差，傳動(dòng)精度很高自鎖性有，與導(dǎo)程角大小和工作面粗糙度有關(guān)不能自鎖不能自鎖不能自鎖國(guó)產(chǎn)化率充分達(dá)60以上處于起步階段仍未進(jìn)入實(shí)用化階段應(yīng)用舉例廣泛用于金屬切削機(jī)床進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋摩擦壓力機(jī)及千斤頂?shù)膫髁β菪诟鞣N精度的數(shù)控機(jī)床、加工中心、FMS速擴(kuò)大精密機(jī)床進(jìn)給及分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋,如高精度螺紋磨床、非圓齒輪插齒機(jī)變型機(jī)床等資料來源：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六版（成大先），觀研天下，滑動(dòng)絲杠/圖表2：滑動(dòng)絲杠示意圖 圖表3：靜壓絲杠示意圖資料來源：THK， 資料來源：自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)，靜壓絲杠滾動(dòng)絲杠圖表4：滾珠絲杠（下半）與行星滾柱絲杠（上半）結(jié)構(gòu)對(duì)比圖資料來源：新劍傳動(dòng)，滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)、分類及選型圖表5：滾珠絲杠副示意圖 圖表6：滾珠絲杠副的組成資料來源：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六版（成大先），

資料來源：漢藝精工官網(wǎng)，備注：實(shí)線連接為主要部分，虛線連接為輔助部分（P），PT710圖表7：幾種常用循環(huán)方式示意圖資料來源：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六版（成大先），圖表8：滾珠絲杠副不同循環(huán)方式比較循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)外循環(huán)浮動(dòng)式固定式插管式螺旋槽式代號(hào)FGCL結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滾珠循環(huán)鏈最短,反向靈活,結(jié)構(gòu)緊湊,剛性好,使用可靠,工作壽命長(zhǎng),螺母配合外徑較小.扁圓型反向器螺母軸向尺寸最短滾珠循環(huán)鏈較長(zhǎng),但軸向排列緊湊,軸向尺寸小,螺母配合外徑較大(C型較小)剛性較差,但滾珠流暢性好,靈活、輕便摩擦力矩小小較小較大工藝性較差差好一般制造成本最高較高較低較低使用場(chǎng)合各種高靈敏、高精度高剛度的進(jìn)給定位系統(tǒng)中等載荷、高速運(yùn)動(dòng)及精密定位系統(tǒng),在大導(dǎo)程、多頭螺紋中占據(jù)優(yōu)勢(shì)適用于一般工程機(jī)械不適宜高剛度、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)資料來源：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六版（成大先），圖表9：滾珠絲杠選型所需參數(shù)資料來源：米思米，1）2）P1P2P3P4P5P7P10102/4JISC0C1、C2、C5C7、C10；IT0、IT1、IT2、IT3IT4、IT5、IT7IT10C10C7C5C3（C5C5C3C7C5JIS圖表10：精度等級(jí)與任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量V之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系C0C1C2C3C5C7C10V3.55781850210P1P2P3P4P5P7P10V6812162352210資料來源：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六版（成大先），機(jī)械自動(dòng)化，滾珠絲杠產(chǎn)業(yè)鏈上下游圖表11：滾珠絲杠產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：，2022101795.90.27。59未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠其實(shí)并不是新興的產(chǎn)品，回溯其歷史，1942年瑞典人CarlBrunoStrandgren19541970RollvisSKF1986WilliamJ.RoantreeOliverSaari行星滾柱絲杠區(qū)別于滾珠絲杠：315圖表12：行星滾柱絲杠常見類型技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式行星滾柱絲杠反向式行星滾柱絲杠循環(huán)式行星滾柱絲杠差動(dòng)式行星滾柱絲杠規(guī)格3.5x1—92x36(絲杠中徑x導(dǎo)程)10.5x2—80x16(絲杠中徑x導(dǎo)程)8x0.25—125x5(絲杠中徑x導(dǎo)程)5x0.8—110x2.36(絲杠中徑x導(dǎo)程)效率80-9070-9060-8060-70導(dǎo)程精度G1，G3，G5(每315mm行程導(dǎo)程精度：6um，12um，23um)G1，G3，G5315mm度：6um，12um，23um)G1，G3，G5315mm度：6um，12um，23um)T3，T5，T7315mm度：12um，23um，52um)承載靜態(tài)承載：8.4KN-1898KN動(dòng)態(tài)承載：3.9KN-709KN靜態(tài)承載：20.8KN-1225KN動(dòng)態(tài)承載：13.4KN-559KN靜態(tài)承載：14.3KN-3972KN動(dòng)態(tài)承載：7.3KN-986KN靜態(tài)承載：1OKN-1300KN動(dòng)態(tài)承載：8KN-550KN轉(zhuǎn)速最高可達(dá)12000轉(zhuǎn)/分最高可達(dá)10000轉(zhuǎn)/分最高可達(dá)10000轉(zhuǎn)/分最高可達(dá)14000轉(zhuǎn)/分軸向間隙0.02mm0.02mm0.02mm-0.01mm(過盈預(yù)緊)資料來源：新劍傳動(dòng)，G1G3G5、G9G9圖表13：滾柱絲杠精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)CI導(dǎo)程誤差VG16um/300mmG312um/300mmG523um/300mmG9200um/1000mm資料來源：天譽(yù)科技，5.5720182022年增為4.1市要受于業(yè)動(dòng)程的提精機(jī)需增長(zhǎng)PersistenceMarketResearch20336.4圖表14：全球滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模及遠(yuǎn)景空間預(yù)測(cè)（百萬美元）資料來源：PersistenceMarketResearch，LTKRollvisPowerJacksSKF、MoogExlarNSKRollvis圖表15：2022年國(guó)內(nèi)滾柱絲杠市場(chǎng)份額情況資料來源：樂晴智庫(kù)，市場(chǎng)供需缺口顯著，進(jìn)口替代疊加產(chǎn)業(yè)鏈筑基需求滾珠絲杠供需差不斷擴(kuò)大，價(jià)格居高不下202931.72201512.23202220.96202931.726.1圖表16：2015-2029E全球滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模及增速情況資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，秦川機(jī)床公告，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保持高增速。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模來看，2014年我國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模為12.96億元，2022年預(yù)計(jì)規(guī)模增長(zhǎng)至28億元，期間CAGR超過10。圖表17：2014-2022E中國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模及增速情況資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，2014307萬套，持續(xù)增長(zhǎng)至2022年的448萬套，市場(chǎng)需求旺盛帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模成長(zhǎng)。圖表18：2014-2022E中國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)供需情況 圖表19：2014-2022E中國(guó)滾珠絲杠單價(jià)走勢(shì)（元/套）資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院， 資料來源：2014225/2022的180元/套，價(jià)格下降速度保持較強(qiáng)韌性。2.2中高端進(jìn)口替代空間大，產(chǎn)業(yè)鏈可靠性“筑基”需求迫切NSKTHKSKFBoschRexrothSchaeffler45.85（CR5）企業(yè)占據(jù)了全球約70的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)廠商則包括中國(guó)臺(tái)灣HiwinTechnologies圖表20：中國(guó)滾動(dòng)部件高端市場(chǎng)份額情況 圖表21：中國(guó)滾動(dòng)部件中端市場(chǎng)份額情況資料來源：沈陽中捷眾創(chuàng)， 資料來源：沈陽中捷眾創(chuàng)，國(guó)內(nèi)滾珠絲杠行業(yè)基數(shù)低但增長(zhǎng)迅速，有望乘風(fēng)實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)。滾珠絲杠在國(guó)外起步早、發(fā)展快、技術(shù)成熟，歐美市場(chǎng)在高端滾珠絲杠制造領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，并且廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)逐漸提升，疊加我國(guó)政策強(qiáng)而有力的支持，有望逐步實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)。（2023-2024工P