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人形機器人系列深度報告:絲杠加工設(shè)備:絲杠擴產(chǎn)浪潮來臨,優(yōu)質(zhì)“鏟子股”率先受益2025年3月19日核心觀點
絲杠工藝:螺紋加工為主要難點,磨/車/銑/軋等降本新方案持續(xù)迭代。行星滾柱絲杠由絲杠軸、滾柱和螺母組成,工藝難點聚焦在多線螺紋滾道、滾柱花鍵齒結(jié)構(gòu)以及螺母內(nèi)螺紋,加工難度依次遞增。此外,熱處理環(huán)節(jié)為絲杠加工隱形壁壘,挑戰(zhàn)在于對淬火帶來的螺紋形變進行加工補償。綜合降本要求&量產(chǎn)效率,絲杠生產(chǎn)商正在探索磨/車/銑/軋等組合方案:1)核心在于減少中道(半精加工)的磨削量:“以車代磨”可靠同時效率高;“旋風銑”兼顧效率和精度,成本大;“軋制”最適合批量生產(chǎn)但精度難以保持,各有優(yōu)缺點,仍需不斷迭代;2)磨削始終為不可缺少的關(guān)鍵工藝:在精度要求極高或特定場景,例如內(nèi)螺紋和外圓磨,精磨始終是不可缺少的一環(huán),尤其對于高端絲杠的加工。
加工設(shè)備:磨床為擴產(chǎn)核心設(shè)備,關(guān)注以車/銑代磨、軋輥等增量環(huán)節(jié)。梳理秦川機床絲杠擴產(chǎn)項目,磨床占到設(shè)備投資額的46%,單價超千萬/臺,可見磨床是絲杠擴產(chǎn)的主要資本開支投向;高端車床、旋風銑床受益于降本新路線,成為設(shè)備端增量環(huán)節(jié)。1)磨床:難度最高的機床之一,超高速+高精密磨削構(gòu)成高技術(shù)壁壘,導致國內(nèi)仍高度依賴進口磨床,其中以歐美和日本廠商為主。根據(jù)我們測算,國內(nèi)磨床市場空間約80億元,國產(chǎn)化率不足30%;2)人形機器人打開需求空間:絲杠方案確定性高,假設(shè)量產(chǎn)百萬臺情況下,單臺使用14根行星滾柱絲杠和30根微型絲杠,中性假設(shè)分別需要45/15分鐘磨削時間(僅考慮內(nèi)外螺紋精磨),則對應磨床需求分別為44/28億元,合計新增市場規(guī)模為87億元。
絲杠廠商資本開支加速,優(yōu)質(zhì)“鏟子股”率先受益。1)國產(chǎn)廠商已有較好技術(shù)積累,正在加速追趕,以磨床為例,從專利&實際加工效果兩個角度出發(fā),均實現(xiàn)對標海外。標品磨床功能溢出,絲杠廠商選擇定制化開發(fā),疊加產(chǎn)能供應充裕,國產(chǎn)設(shè)備商綜合優(yōu)勢明顯,產(chǎn)業(yè)化有望加速推進;2)特斯拉上調(diào)量產(chǎn)指引,智元、眾擎等均有千臺規(guī)劃,人形機器人量產(chǎn)元年開啟,國內(nèi)供應鏈廠商加速儲備產(chǎn)能。T1總成商拓普和三花已披露機器人擴產(chǎn)計劃,合計投入近百億元;絲杠廠商新劍傳動、五洲新春、恒立液壓均開始加速資本開支,為大規(guī)模量產(chǎn)做好準備;3)核心“鏟子股”充分受益:磨床為最大增量環(huán)節(jié),國內(nèi)廠商積極布局高端磨床,不僅包括老牌螺紋磨床企業(yè)(秦川機床),還包括華辰裝備、日發(fā)精機、宇環(huán)數(shù)控等具備其他領(lǐng)域超高精密磨削經(jīng)驗的玩家,由于底層技術(shù)共通,相關(guān)新品驗證進度較好。絲杠降本新路線帶來一定的高端車床以及旋風銑床需求,浙海德曼、漢江機床等在此領(lǐng)域早有布局,需求推動下有望加速產(chǎn)業(yè)化。此外,作為關(guān)鍵耗材的PCBN刀具同樣受益。
投資建議:人形機器人量產(chǎn)元年,國內(nèi)供應鏈資本開支加速。絲杠加工設(shè)備作為核心鏟子股,有望充分受益于下游絲杠擴產(chǎn)浪潮&速。磨床受益標的【華辰裝備】【秦川機床】【日發(fā)精機】,車床受益標的【浙海德曼】,其他受益標的【宇環(huán)數(shù)控】【沃爾德】等。
風險提示:絲杠擴產(chǎn)進度不及預期,相關(guān)公司新品研發(fā)不及預期,市場競爭加劇等。加1目錄一工藝:螺紋加工為主要難點,磨/車/銑/軋等降本方案持續(xù)迭代設(shè)備:磨床為擴產(chǎn)核心設(shè)備,關(guān)注以車/銑代磨、軋輥等增量環(huán)節(jié)國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化加速推進,優(yōu)質(zhì)“賣鏟人”率先受益投資建議與風險提示二三四21.1螺紋加工為絲杠核心工藝難點,熱處理為隱形壁壘
高端滾珠/滾柱絲杠廣泛運用于機床、半導體、人形機器人等領(lǐng)域,核心組件的螺紋結(jié)構(gòu)是主要的加工難點:以滾珠絲杠為例,核心組件主要為絲杠軸、滾珠螺母、滾珠螺母內(nèi)的鋼球以及反向循環(huán)裝置這四個(見左圖)。除鋼球外,滾道、螺母等內(nèi)外表面均附加精密螺紋結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)下材料剛性較低,實現(xiàn)穩(wěn)定精準的微米級別螺紋加工難度較大。特別對于行星滾柱絲杠,主要包括絲杠外螺紋、滾柱外螺紋、螺母內(nèi)螺紋三部分,加工難度依次遞增。圖:滾珠絲杠核心結(jié)構(gòu)拆解表:滾動絲杠加工難點在于螺紋加工難點(1)對外圓和螺紋可分多次加工,逐步減少切削量,從而逐步減少切削力和內(nèi)應力,減少加工誤差,提高加工精度。(2)每次粗加工外圓及粗加工螺紋后都要進行時效處理,以便消除內(nèi)應力。絲杠的精度要求越高,時效處理的次數(shù)也越多。(3)
每次時效處理后都要重新打中心孔或修磨中心孔,以修止時效處理時產(chǎn)生的變形;并除去氧化皮等,使加工有可靠而精確的定位基面。23(4)
每次加工螺紋前,先加工絲杠外圓(切削量很小),然后以絲杠外圓和兩端中心孔作為定位基面加工螺紋,逐步提高螺紋加工精度。(5)絲杠加工過程中校直和熱處理工序,是保證絲杠精度,防止彎曲變形的關(guān)鍵工序。但是校直本身會產(chǎn)生內(nèi)應力,這對精度要求較高的絲杠來說是不利的。因為內(nèi)應力有逐漸消失的傾向,由于內(nèi)應力的消失會引起絲杠的變形,這就影響了絲杠精度的保持。1(6)為避免絲杠因自重引起彎曲變形,存放對應垂直放置,熱處理時要在井式爐中進行。31.1螺紋加工為絲杠核心工藝難點,熱處理為隱形壁壘
相較滾珠絲杠,行星滾柱絲杠對于加工工藝的要求進一步提升,具體表現(xiàn)在絲杠、行星滾柱和螺母三大方面:
1)從絲杠端來看,行星滾柱絲杠常采用多線螺紋方案(雙線螺紋絲杠的承載力比單頭高60%-70%,線數(shù)越多,升角越大,旋進越快,但自鎖性越差),多線螺紋絲杠的滾道數(shù)更多且滾道間距更短,如果采用外圓磨制工藝,則加工難度更大且加工效率較低;如果采用旋風銑工藝,則銑刀的硬度、韌性、形狀等性質(zhì)同樣需要滿足更高的要求。
2)從行星滾柱端來看,行星滾柱的兩端存在與螺母兩端的齒輪環(huán)嚙合的花鍵齒,此結(jié)構(gòu)加工難度較大。此外,行星滾柱的標準化程度低于滾珠,大規(guī)模高精度量產(chǎn)同樣具備較強的技術(shù)難度。
3)從螺母端來看,在反向式行星滾柱絲杠中,絲杠和螺母的功能互換,螺母本質(zhì)上是一個帶有螺紋內(nèi)徑的管子,砂輪需要伸進去加工,通常采用內(nèi)圓磨制工藝。由于螺母長度較長,如果采用磨制工藝,則存在工件與設(shè)備之間易發(fā)生碰撞且加工效率較低等問題;如果采用旋風銑工藝,則面臨國內(nèi)內(nèi)螺紋旋風銑工藝尚不成熟的難題。圖:單線螺紋(上)與雙線螺紋(下)圖:旋風銑加工多線螺紋絲杠需要特殊形狀的銑刀圖:行星滾柱的兩端存在花鍵齒圖:反向式行星滾柱絲杠的螺母內(nèi)螺紋加工難度大資料:
斯科勒自動化官網(wǎng),天譽科技官網(wǎng),機械前沿,158機床網(wǎng),MOOG,華西證券研究所41.1螺紋加工為絲杠核心工藝難點,熱處理為隱形壁壘
熱處理過程充分改善行星滾柱絲杠各零件的材料性能、切削性能以及消除殘余應力,但由于絲杠在淬火過程中不可避免產(chǎn)生方向長度的變化,影響原有加工螺紋等結(jié)構(gòu)的精度。
1)熱處理環(huán)節(jié)質(zhì)量高低影響絲杠后期使用壽命:熱處理將絲杠進行穿透加熱,改善和強化整體的強度、硬度、塑性和韌性,保證絲杠耐磨性和長期運動的使用壽命要求。但國內(nèi)絲杠加工目前在熱處理環(huán)節(jié)普遍存在硬層淺、硬度分布不合理、組織均勻性差、耐磨性差等缺點,導致后期傳動運行過程中通常發(fā)生以磨損、接觸疲勞為主的表面損傷失效,主要系淬火過程中沒有形成有效的淬硬深度和合理的硬度梯度。圖:絲杠加工中綜合運用多種熱處理工藝,充分提升圖:絲杠淬硬層剖面展示圖零件硬度、疲勞強度等性能零件熱處理工藝效用絲杠表面(滾道)感應淬火后絲杠表面性能提高,心部具有較高韌性;硬感應淬火化層深度1.5-2.0mm可以得到高的疲勞強度、硬度及耐磨性,承受較大的沖螺母表面滲碳淬火擊載荷;硬化層深度1.0-1.4mm整體進行調(diào)質(zhì)
使?jié)L柱和內(nèi)齒圈在較大的動載荷作用下,能很好地承受處理彎曲和扭轉(zhuǎn)力的作用,且硬度和耐磨性也顯著提高滾柱和內(nèi)齒圈避免其在熱處理過程中發(fā)生較大熱變形,又能使其具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性和耐腐蝕性齒面氮化處理資料:
《滾珠絲杠關(guān)鍵制造工藝優(yōu)化及精度控制方法研究》,華西證券研究所51.1螺紋加工為絲杠核心工藝難點,熱處理為隱形壁壘
2)淬火后不可避免將帶來螺紋誤差變形:由于絲杠在迅速冷卻過程中不同部位存在溫度差,各自熱膨脹量也將不同,導致不同部位均產(chǎn)生內(nèi)應力。內(nèi)應力分布不均勻相應就加大了淬火熱變形量,進而影響已車螺紋的螺距誤差的改變。所以在不同的絲杠加工路線中(無論是先車后磨、先銑后磨還是軋輥),均需要對熱處理帶來的形變進行加工補償。
具體以較為成熟的“先車后磨”
路線為例:滾道車削粗加工螺紋后進行淬火,如果全長螺距變化過大,就會導致磨削時部分螺紋滾道磨削不下來,造成報廢。目前主要使用數(shù)控車床對螺距進行誤差補償,提前進行預留量,使得淬火后獲得正好的螺距狀態(tài)。根據(jù)不同規(guī)格產(chǎn)品淬火變形情況的積累,穩(wěn)定的誤差補償值基本控制在0.25-0.40mm之間。圖:硬車滾珠絲杠螺紋滾道時,不同參數(shù)絲杠要求留量不同(單位:mm)圖:相較經(jīng)驗積累,使用數(shù)控系統(tǒng)補償前后的螺距誤差明顯更優(yōu)導程4鋼球2.3813.1753.9694.7636.35中徑<25長度留量圓度0.020.020.020.020.020.020.02圓柱度0.030.030.040.040.040.050.05跳動0.050.050.050.050.060.060.06<8000.20~0.255<32<1000
0.25~0.30<2000
0.30~0.35<2000
0.30~0.35<2200
0.30~0.35<2500
0.35~0.40<3000
0.40~0.4563240324032404063508081012167.1449.525資料:
《滾珠絲杠滾道硬車加工技術(shù)研究》
《滾珠絲杠旋風硬銑削加工熱變形誤差及其控制技術(shù)研究》
,華西證券研究所61.2技術(shù)方案不斷升級提效,磨削始終為不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
絲杠螺紋的加工可以通過磨削、硬車削、軋制、旋風銑削等工藝實現(xiàn),不同工藝優(yōu)缺點顯著:1)砂輪磨削:傳統(tǒng)的螺紋加工選擇,加工精度較高,工藝靈活,可以加工異形絲杠,缺點是效率較低;2)硬車削:生產(chǎn)效率較磨削明顯提升,同時避免因削熱導致絲杠硬度降低,但精度僅滿足中端要求;3)軋制:加工效率最高,但精度較低,過去多應用于低精度絲杠生產(chǎn);4)旋風銑:兼具生產(chǎn)效率高和精度高的優(yōu)點,但是存在成本較高、無法加工異性絲杠等限制,滲透率有較大提升空間。圖:絲杠螺紋加工主要包括四種加工工藝表:磨削、車削、軋輥和旋風銑的工藝技術(shù)對比工藝名稱磨削介紹加工精度加工效率傳統(tǒng)的粗加工方式,常用普通絲杠磨床(或?qū)S瞄_槽磨床)在工件上磨出90度V型槽。優(yōu)點:應用廣泛。缺點:若采用深切緩進磨削工
高,可達C0,藝來提高效率,則會因為冷卻不及時導致滾道退火,進而導致滾珠
常用精度等級低絲杠硬度明顯降低以及產(chǎn)生微裂紋;磨削需冷卻,會產(chǎn)生大量油煙;開槽后還需半精磨和精磨。為C3~C7使用CBN刀具車削,提高工件轉(zhuǎn)速與單次切削深度,以提高加工效率。優(yōu)點:刀片價格低。缺點:只能在工件上開90度V型槽;不宜切削大螺距工件(<6mm);易產(chǎn)生振動、彎曲變形,不宜切削長徑比大的工件(<1m);開槽后還需要半精磨和精磨。軋制是將一根圓棒在一組模具中擠壓,從而軋制出螺紋。加工梯形絲杠時,軋制比切削更受歡迎。優(yōu)點:加工效率高、成本低;加工出的絲杠表面更硬、質(zhì)量更好;可加工的絲杠長度較大。缺點:精度差、壽命較研磨絲杠更低。中(通常后續(xù)還需要半精磨和精磨)中,加工效率是磨削的2~3倍硬車削軋制低,通常是C7~C10,高者可達C5高,加工效率是磨削的20~50倍常用刀具材料為PCBN材料,性能好,刀具做成與滾珠絲杠滾道圓弧一致,一次切削精度可達半精磨精度,深度可達全齒深。工件旋轉(zhuǎn)速度較低,一次可切削螺旋線長度大約相當于切削螺紋長度3000mm、螺距10mm的絲杠8-10根。優(yōu)點:生產(chǎn)效率高、精度較高,加工效率是磨削的3~5倍旋風銑削
高;無需半精磨工序;銑削可多達12把刀具同時參與切削,單刀承
較高,可達P3受的切削抗力減少,無工件震動、彎曲變形等問題;鐵屑可瞬間帶走90%+的切削熱量,滾道無退火。無需冷卻,無油煙;能耗,油耗,水耗僅是磨削的1/3。缺點:銑刀相對車刀價格較高,刀片修磨復雜,但刀具廠家可提供刀片修磨服務。資料:
《旋風硬銑削加工技術(shù)及其在精密滾珠絲杠加工中的應用》,《滾珠絲杠旋風硬銑削加工熱變形及其控制方法研究》,華西證券研究所71.2技術(shù)方案不斷升級提效,磨削始終為不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
考慮到降本訴求&量產(chǎn)效率,以磨削為主的傳統(tǒng)加工方式因耗時費力已不再適用。從現(xiàn)有的技術(shù)方案來看,絲杠生產(chǎn)商均考慮通過分解工序,同時組合不同工藝來實現(xiàn)提效:
1)工序分解提高生產(chǎn)效率:精密高端絲杠加工流程繁瑣,傳統(tǒng)磨削工藝中螺紋磨削時間占整個工藝流程的2/3,根據(jù)《精密滾珠絲杠機械加工工藝規(guī)程研究》,磨制滾珠絲杠加工工藝周期達到30-45天。絲杠廠商已探索出成熟的流程分工,可劃分為前道(粗加工)、中道(半精加工)以及后道(精磨)三個步驟,為實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)打下基礎(chǔ)。
2)以車代磨、以銑代磨、軋輥等新方案進一步減少磨削量:前道的車/銑技術(shù)成熟,并沒有太多新選擇;最難的內(nèi)螺紋以及后期精磨需求也不可替代,因此改進主要來自于中道的工藝和設(shè)備升級,目前已有以車代磨、以銑代磨、軋輥等方案,核心目的都是進一步減少精磨的磨削量,保證高精度的同時提高效率。圖:完整精密磨制滾珠絲杠加工步驟繁多表:當前絲杠加工主要技術(shù)方案梳理熱處理
粗加工
半精加工
精加工熱處理并檢驗校直加工端面,鉆中心孔方案磨削工藝特點審圖加工端面粗磨工藝文件半精車探傷毛坯下料銑粗車需要需要需要需要車/銑車/銑車/銑磨削精度充分保證淬火并檢驗粗磨研中心孔以車代磨以銑代磨軋輥車削旋風銑軋輥磨削磨削磨削減少磨削量減少磨削量時效處理并檢驗低溫時效處理研中心孔半精磨裝配減少磨削量+生產(chǎn)效率大幅提升磨端部螺紋精磨并全面檢驗銑鍵槽研中心孔跑合81.2技術(shù)方案不斷升級提效,磨削始終為不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
3)但磨削作為高精度螺紋加工的主要工藝,始終是不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié):磨削工藝具體是指利用高速旋轉(zhuǎn)的成型砂輪對加工工件表面進行高速切削,主要分為粗磨、穩(wěn)定和精磨三個階段,最高精度可達P1級,是高精度絲杠螺紋的主要加工工藝。盡管新技術(shù)方案可以減少磨削量,但在特定場景以及精磨需求下,例如滾道的外圓和內(nèi)壁(車/銑的加工特性決定無法實現(xiàn))、螺母的內(nèi)螺紋、滾柱齒輪圈等極高的精度要求,磨削始終是不可缺少的一環(huán),特別對于高端絲杠加工。圖:砂輪磨削工作原理圖示圖:以磨削工藝為主進行絲杠加工的具體步驟(傳統(tǒng)方案)硬度合格后進行粗磨,把滾道外圓和內(nèi)壁進行第一次粗打磨時效完成后再進行半精磨和精磨用車床在絲杠上慢慢車削出滾道車削外圓粗磨精磨圓鋼毛坯件成品絲杠時效處理淬火提高硬度,滿足后續(xù)對滾道磨削的硬度要求去掉熱處理和機加工產(chǎn)生的應力91.3.1以車代磨:平衡速度&精度,為螺紋加工重要發(fā)展方向
“以車代磨”為螺紋加工重要發(fā)展方向,可靠性強&加工效率高。針對車削工藝中絲桿螺紋車削的加工運動,可簡化成PCBN刀具在絲桿表面沿螺旋線切削出成型槽,經(jīng)歷數(shù)次走刀最終切削出完整的螺紋輪廓。相較磨削工藝,車削核心技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在:
1)有效提升加工效率和降低制造成本:硬態(tài)車削比磨削可降低成本40%~60%。德國汽車工業(yè)在加工曲軸、凸輪軸、摩擦盤等零件時均采用硬態(tài)車削代替磨削,收到了良好效果,以加工100Cr6(德國DN牌號)的摩擦盤為例,加工時間減少了60%。
2)加工可靠性高:行星滾柱絲杠主要由淬硬軸承鋼、鉻鎳鐵合金、工具鋼等硬質(zhì)材料加工而成。在高速磨削工藝中,砂輪在硬質(zhì)材料加工過程中容易脫粒,并在工件表面產(chǎn)生磨削燒傷與微裂紋,車削屬于冷加工工藝,可規(guī)避此問題。根據(jù)《精密滾珠絲杠制造技術(shù)的變革創(chuàng)新》,以車代磨螺紋滾道的粗加工技術(shù)在日本和中國臺灣應用已經(jīng)較為廣泛,在中國大陸地區(qū)仍具備較大滲透空間。圖:三維螺紋車削的簡化模型圖:絲桿螺紋車削現(xiàn)場圖:
螺紋車削加工原理圖101.3.2旋風銑:兼具效率&精度,滲透率有望加速提升
“旋風銑”精度高&加工效率快,未來滲透率有望提升。螺紋旋風銑削是圖:
旋風銑相較磨削技術(shù)優(yōu)勢突出用安裝在刀盤上的多把成形刀具,借助于刀盤旋轉(zhuǎn)中心與工件中心的偏移量加工工藝磨削加工旋風硬銑削P3
級導程誤差波動小,線性好最高加工精度P3級、P1級、P0級砂輪品質(zhì)和使用壽命對
切削深度小,可以得到無銑痕的其有直接影響產(chǎn)生粉塵、油霧,切削液難以凈化處理e來構(gòu)成漸進式的高速切削。1)減少切削產(chǎn)生的熱量:旋風硬銑削無需使用切削液實現(xiàn)干切削,產(chǎn)生的切削熱傳入切屑并迅速排出;2)加工精度較高:進行漸進式的切向斷續(xù)切削方式,切削深度小,導程精度可達P3;3)加工效率大幅提升:旋風銑工藝的加工效率約是磨削3-5倍,具有更好的金屬去除率。簡單來說,旋風銑工藝直接可以將螺紋滾道直接銑削出來,此時絲杠精度已基本滿足C4-C5。并且與傳統(tǒng)切削相比,旋風銑刀具使用壽命提加工精度與表面質(zhì)量加工表面;Ra=0.4μm環(huán)境友好性資源友好性加工效率無油切屑便于回收處理、環(huán)保干切削,能耗,油耗,水耗僅是磨削的三分之一金屬切削率提高提高
30%-40%;切削速度與加工效率均高于磨削冷卻液全線噴淋冷卻工序較多、效率低高70%。圖:
旋風銑床結(jié)構(gòu)圖:旋風硬銑削加工原理111.3.3軋輥:加工效率最高,精度保持將成為大批量使用關(guān)鍵圖:徑向滾壓成形工藝廣泛應用于
“軋制”加工效率相對磨制絲杠大幅提升,但精度相對較低,部分廠商正在攻克其高精度模具和淬火難點。①從加工效率來看:據(jù)博特精工數(shù)據(jù),軋制滾珠絲杠加工步驟相對磨制滾珠絲杠大大減少,一條磨制滾珠絲杠副的工藝周期約30-45天,而一條軋制滾珠絲杠副的工藝周期僅1-3天,加工效率明顯提高。②從加工精度來看:軋制滾珠絲杠的普遍精度是C7、C8、C10,精度高者可達C5級別,而軋制梯形絲杠精度大概介于C7-C8之間。③從熱處理變形來看:掌握螺距變形量對于絲杠輥軋非常重要,參考德國寶飛螺公司,因為摸清了變形規(guī)律,使得大批量生產(chǎn)高精度滾珠絲杠成為可能。花鍵、齒輪以及螺紋等產(chǎn)品圖:滾柱冷滾壓成形過程主要包括四個階段圖:滾壓工藝加工效率明顯高于車削12目錄一工藝:螺紋加工為主要難點,磨/車/銑/軋等降本方案持續(xù)迭代設(shè)備:磨床為擴產(chǎn)核心設(shè)備,關(guān)注以車/銑代磨、軋輥等增量環(huán)節(jié)國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化加速推進,優(yōu)質(zhì)“賣鏟人”率先受益投資建議與風險提示二三四132.1磨床:專為精加工而生,超高速+高精度形成較高技術(shù)壁壘
磨床類機床是指利用磨料、磨具對工件進行磨削加工的機床,為滿足精加工和硬表面加工需求而產(chǎn)生。磨床通常使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪、油石及砂帶等磨具研磨工件的多余量,以獲取所需形狀、尺寸及加工面。1)按照工藝的不同,磨床可主要分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、無心磨床、平面磨床、軋輥磨床等,其中外圓磨削應用最廣泛,內(nèi)圓磨削整體難度最大;2)具體根據(jù)加工對象的不同,磨床則可分為螺紋磨床、齒輪磨床、葉片磨床、花鍵軸磨床等。表:磨床以外圓磨、內(nèi)圓磨和平面磨為主利用工件兩端的頂尖孔,把工件圖:內(nèi)螺紋磨床結(jié)構(gòu)簡圖支承在磨床的頭架及尾座之間,磨削時工件在主軸帶動下作旋轉(zhuǎn)運動,砂輪作橫向進給外圓磨床外表面工作時工件固定不動,砂輪除繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)外還繞被加工孔的軸線回轉(zhuǎn),以實現(xiàn)圓周進給內(nèi)圓磨床無心磨床內(nèi)表面或內(nèi)孔由磨削砂輪、調(diào)整輪和工作支架構(gòu)成,其中磨削砂輪擔任磨削工作,調(diào)整輪控制工件旋轉(zhuǎn),工作支架在磨削時支撐工件平面磨削、角度磨削等工件一般是夾緊在工作臺上,或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上,然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床生產(chǎn)效率較高,平面磨床
多用在大批量生產(chǎn)中142.1磨床:專為精加工而生,超高速+高精度形成較高技術(shù)壁壘
高精度&高速度要求下,高精密磨床是機床里面難度最大的品類之一。1)從加工精度來看:普通磨削加工精度通常大于1μm,可以用于普通滾動絲杠的軸承滾道、一般量具的測量面等精度要求較低的工件;而高精密磨削磨床加工精度可以達到0.1-0.5μm,適用于高精度滾柱導軌、精密機床主軸、半導體硅片等精度要求較高的工件。2)從磨削速度來看:根據(jù)砂輪線速度,磨床可分為普通磨床、高速磨床和超高速磨床,其中超高速磨床線速度大于150m/s,實現(xiàn)高速切削,真正大幅度提供機床的生產(chǎn)率。圖:高精密磨床加工精度可達μm級別圖:切削速度增加,切削溫度先上升至峰值隨后下降加工精度
表面粗糙度(μm)
(Ra/μm)等級適用范圍各種零件的滑動面、曲軸軸頸、凸輪軸軸頸、普通磨削>10.16-1.25
活塞、普通滾動軸承滾道及平面、各種刀具的刃磨,一般量具的測量面等液壓滑閥、液壓泵、油嘴、針閥、機床主軸、0.04-0.16
量規(guī)、四棱尺、高精度軸承滾柱、壓延輥、塑料及金屬帶精密磨削0.5-1高精度滾柱導軌、精密機床主軸、金屬線紋尺高精密磨削0.1-0.50.01-0.04、標準環(huán)、塞規(guī)、量桿、半導體硅片精密級金屬線紋尺、軋制微米級厚度帶的壓延輥、超光柵、超精密磁頭、超精密電子槍、固體電子元件及航天器械、激光光學部件、核融合裝置、天體觀測裝置等零件加工超精密磨削≤0.1≤0.01152.1磨床:專為精加工而生,超高速+高精度形成較高技術(shù)壁壘
為實現(xiàn)超高速精密磨削,需要對主軸、床身結(jié)構(gòu)件、冷卻系統(tǒng)等進一步優(yōu)化,以實現(xiàn)較好的動態(tài)特性,也是設(shè)備研發(fā)的核心壁壘。1)主軸:磨床主軸的旋轉(zhuǎn)精度決定了加工精度,需通過高精度和穩(wěn)定可靠的電氣控制實現(xiàn)較高的磨削精度和效率;2)結(jié)構(gòu)件:往往結(jié)構(gòu)件技術(shù)含量較低,但由于磨床對于精度的高要求,機床頭架、尾架主軸上母線、兩軸線連線出廠要求精度很高。參考三井精機,為保證高精度和一致性,將工廠地基與設(shè)備安裝的地基進行了隔離,確保振動不會對設(shè)備造成影響;采取特殊設(shè)計通風系統(tǒng),保證垂直/水平方向幾乎沒有溫差,同時地面幾乎沒有風速影響。3)其他功能件:數(shù)控系統(tǒng)、絲杠/導軌等同樣需要極高精度。圖:通過主要零部件的優(yōu)化減少加工誤差和提升穩(wěn)定性表:磨床的加工精度等級通常在C0-C2,技術(shù)要求最高162.2磨床:絲杠擴產(chǎn)核心設(shè)備,人形機器人帶來百億市場空間
磨床為絲杠擴產(chǎn)主要資本支出,人形機器人進一步打開市場空間。1)需求端:以秦川機床為例,新能源汽車領(lǐng)域滾動功能部件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化建設(shè)項目總投資額為2.0億元,其中設(shè)備投資額1.56億元,占比78%,對應46臺/套設(shè)備采購,其中磨床11臺,合計投資額7160萬元,占到設(shè)備投資額的46%,可見磨床為絲杠擴產(chǎn)主要的資本開支投向。2)市場空間:①傳統(tǒng)精加工需求:根據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),2021年國內(nèi)磨床銷售額約25.5億元;根據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)(以編碼8640為統(tǒng)計口徑),2024年國內(nèi)進口磨床金額為8.5億美元,2018年以來進口額總體呈現(xiàn)下降趨勢,側(cè)面反映逐步開始需求下,國內(nèi)磨床市場空間約80億元,國產(chǎn)化不足30%。。兩者相加,我們便可大致推算傳統(tǒng)精加工表:磨床在設(shè)備投資中占比高達46%圖:2019年以來國內(nèi)進口磨床金額穩(wěn)定在8-10億美元左右中國:進口金額:用磨石、磨料或拋光材料對金屬或金屬陶瓷進行去毛刺、刃數(shù)量單價投資金額
設(shè)備投資額設(shè)備類別設(shè)備明細(臺/套)
(萬元)
(萬元)
占比(%)磨、磨削、珩磨、研磨、拋光或其他精加工的機床(單位:億美元)yoy高精度床身導軌磨床1128004502800450141210812.940%30%20%10%0%高精度數(shù)控內(nèi)外圓磨床10.810.210.29.8高精度數(shù)控直線導軌磨床1180018008.58.48.57.87.9磨床46%高精度數(shù)控滑塊磨床數(shù)控直線導軌磨床數(shù)控滑塊磨床數(shù)控螺紋磨床數(shù)控螺紋磨床高精度數(shù)控旋風銑床其他1452125002001008015075050080050016015015006940156006-10%-20%-30%-40%4旋風銑10%44%100%20合計2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024172.2磨床:絲杠擴產(chǎn)核心設(shè)備,人形機器人帶來百億市場空間
②人形機器人帶來的新增需求:根據(jù)我們測算,假設(shè)量產(chǎn)百萬臺,單臺使用14根行星滾柱絲杠+30根微型滾柱絲杠,中性情況下分別需要45/15分鐘磨削時間(僅考慮內(nèi)外螺紋精磨),則對應新增設(shè)備需求分別為44/28億元,合計市場規(guī)模為87億元。表:人形機器人量產(chǎn)百萬臺時,中性測算將新增87億元磨床市場,樂觀情況下增量空間超百億元人形機器人出貨量(萬臺)單臺行星滾柱絲杠需求(根)單臺靈巧手微型絲杠需求(根)行星滾柱絲杠總需求量(萬根)①微型絲杠總需求量(萬根)②100143014003400行星滾柱絲杠部分:單根平均加工時間(分鐘,僅考慮精磨部分)③總加工小時數(shù)④=①*③/60(萬小時)每日有效加工時間(小時)30700204510502060140020單臺設(shè)備年有效加工時間(小時,以300個工作日測算)設(shè)備需求量(套)600011672502960001750250446000233325058設(shè)備單價(萬元)設(shè)備市場空間(億元)微型絲杠部分:單根平均加工時間(分鐘)⑤總加工小時數(shù)⑥=②*⑤/60(萬小時)每日有效加工時間(小時)105672060009442001915850206000141720028181020206000170020034單臺設(shè)備年有效加工時間(小時,以300個工作日測算)設(shè)備需求量(套)設(shè)備單價(萬元)設(shè)備市場空間(億元)合計行星滾柱絲杠+微型絲杠用磨床市場規(guī)模(億元)擴產(chǎn)設(shè)備支出冗余系數(shù)481.258721.287921.2111人形機器人絲杠用磨床市場規(guī)模(億元)資料:華西證券研究所測算182.3磨床:高端磨床仍由外資主導,空間較大
從競爭格局來看,高端磨床基本由歐洲、日本企業(yè)主導,尤其是在高精度螺紋磨床領(lǐng)域。全球范圍內(nèi)來看,歐洲、日本企業(yè)在高精度磨床領(lǐng)域占據(jù)主導地位,主要因為其高端制造業(yè)起步早,磨床技術(shù)研發(fā)積累較好。國內(nèi)市場仍高度依賴進口磨床,其中以歐美與日本廠商為主,包括美國DRAKE,日本三井、英國的Holroyd和MATRIX,瑞士Studer以及德國的MIKROMAT等。圖表:海外螺紋磨床重點廠商梳理公司國家公司介紹產(chǎn)品布局公司產(chǎn)品包括外螺紋磨床、內(nèi)螺紋磨床、雙主軸磨床、冠狀研磨機、立式螺紋銑床、齒條式銑床等。DRAKE美國一家全球性的制造服務公司,主要生產(chǎn)精密數(shù)控機床。三井集團是日本的四大壟斷財閥之一,三井精機在精密滾珠絲桿磨削領(lǐng)域市占率極高,在日本,其占有螺紋磨床(絲杠加工設(shè)備)幾乎100%的市場份額。公司自1906年就開始生產(chǎn)蝸輪蝸桿、螺紋銑床和磨床。目前是專業(yè)從事制造高度精密的轉(zhuǎn)子銑床、轉(zhuǎn)子磨床和攪拌摩擦焊機床以及設(shè)計和制造各種精密螺桿零件的集團公司。公司螺紋磨床產(chǎn)品布局:外螺紋磨床GSE-A、GSE-B系列和GSH系列;內(nèi)螺紋磨床GSE-i系列與GSN系列;重型GSC系列與GSE-H系列;其他GSD系列;激光型LMS系列。三井精機日本英國公司產(chǎn)品:EX系列螺桿銑床、HG
系列齒輪磨削中心、SP系列螺桿泵主軸磨床、TG系列螺桿磨床、WG系列蝸桿磨床、ZENITH
400螺旋型線磨床。Holroyd成立于1994年,齒輪傳動與精密機械為核心技術(shù)。2015年邁萃
公司主要產(chǎn)品為:齒輪刀具、CNC滾刀磨銳機、CNC蝸桿磨床、CNC齒輪成型磨床。其斯加入HIWIN集團后跨入齒輪刀具及制程工具機的生產(chǎn)領(lǐng)域。
中,蝸(
螺)
桿磨床,采用FANUC控制器與高轉(zhuǎn)速砂輪主軸,可加工工件類型包含:標準公司提供優(yōu)質(zhì)客制化齒輪刀具以及研發(fā)高精度、高效能的各機
型(ZK、ZI、ZN、ZA)
蝸桿、雙導程蝸桿、ZC(
尼曼)
型蝸桿、螺紋塞規(guī)與滾牙輪等工MATRIXStuder英國瑞士型磨床。件,產(chǎn)品型號為THW-2080/3080。公司產(chǎn)品包括:5/6軸磨削中心、專用磨床、傳統(tǒng)磨床、內(nèi)圓弧磨床、回轉(zhuǎn)工作臺磨床、工具磨床、平面成型磨床、測量機、激光加工機床、生產(chǎn)型內(nèi)圓磨床生產(chǎn)型外圓磨床電解機床、硬車削、銑削、鉆孔、磨削立式磨削中心、通用型內(nèi)圓磨床通用型外圓磨床。世界領(lǐng)先的機床制造商之一,主要產(chǎn)品有精密磨床、電解機床、激光機床、測量機以及增材制造機床。螺紋磨削領(lǐng)域和外圓磨削應用定制磨削解決方案設(shè)計的歐洲領(lǐng)
螺紋磨床類產(chǎn)品布局:具有滾珠絲杠、絲杠、滾柱絲杠、泵絲杠磨床等產(chǎn)品,外螺紋磨床Doimak
西班牙導者。產(chǎn)品為RER系列,內(nèi)螺紋磨床產(chǎn)品為RIR系列。MIKROMAT公司生產(chǎn)螺紋磨削機、水平儀表鉆機、垂直鉆機,產(chǎn)品主要應用于工業(yè)、機械、汽車、電氣,是全球螺紋磨床代表企業(yè)。德國具備螺紋磨床生產(chǎn)能力,自行開發(fā)了CNC控制系統(tǒng)。192.3磨床:高端磨床仍由外資主導,空間較大
具體以日本磨床龍頭三井精機為例,公司“小而美”專注高精度磨床,先發(fā)積累深厚,產(chǎn)品體系和性能方面持續(xù)領(lǐng)先。圖:三井核心產(chǎn)品坐標磨床300G
1)公司背景:三井精機成立于1938年,當年制造了日本第一臺高精密加工機床4型坐標鏜床,為日后研發(fā)各類高精度機床打下了堅實的基礎(chǔ)。目前公司主營產(chǎn)品為臥加、立加、磨床(坐標磨床和螺紋磨床),產(chǎn)且均處于世界領(lǐng)先水平,其中磨床本土市占率接近100%。
2)磨床領(lǐng)域布局豐富:三井磨床分為半自動,全自動,液壓,數(shù)控共計二十余種型號,工作臺面從100mm—1000mm不等,其加工精度可以達到0.001mm,部分磨床精度可以達到0.0001mm,代表機型為J300G,廣泛應用于光學儀器、精密磨具等加工過程。
3)同國內(nèi)螺紋磨床龍頭漢江機床高端系列絲杠磨床對比,主要指標中最大安裝直徑、最大頂尖距及可磨螺紋最大長度仍有明顯領(lǐng)先優(yōu)勢。表:國內(nèi)外螺紋磨床性能指標對比202.4車床:國產(chǎn)化率較高,關(guān)注以車代磨帶來的增量機會
傳統(tǒng)車床屬于機床行業(yè)中國產(chǎn)化率較高的品類,重點關(guān)注“以車代磨”帶來的增量機會。1)國產(chǎn)化率持續(xù)提升:目前國內(nèi)以浙海德曼為代表的頭部車床企業(yè),陸續(xù)實現(xiàn)了主軸、刀塔、尾座等核心部件突破,競爭力不斷提升,逐步實現(xiàn)進口替代。2)增量環(huán)節(jié):由于硬車削車床可實現(xiàn)以車代磨顯著提升絲杠加工效率,國內(nèi)外廠商重視相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)。荷蘭漢布雷格(Hembrug)通過添加磨削主軸的方式,使得原來車床轉(zhuǎn)化為混合車削和磨削,實現(xiàn)更高精度的表面結(jié)構(gòu)和質(zhì)量;根據(jù)其在軸承加工的經(jīng)驗,車削的金屬去除率是磨削的3-4倍,效率是磨削加工的3倍。國內(nèi)沈陽機床、浙海德曼同樣也已經(jīng)推出以車代磨產(chǎn)品。表:國內(nèi)外車床廠商均有較為成熟的“以車代磨”產(chǎn)品廠商產(chǎn)品性能1)Mikroturn?100超硬車床可以用于最大?380mm或?200x350mm的中小型工件的硬車削,通過添加磨削主軸,可以轉(zhuǎn)變?yōu)檩p型混合硬車削和精磨機,實現(xiàn)車削無法做到的的表面結(jié)構(gòu)和質(zhì)量;荷蘭
Hembrug2)該機床的靜壓主軸跳動為0.1um,液體靜壓導軌X和Z軸重復定位精度為±0.1umYK系列硬車削機床采用斜床身布局、硬導軌設(shè)計,具備了高強度車削的功能??捎糜谄?、電子、儀器、航空航天中精密零件的車削。以YK-100A型號為例,其最大加工外徑為中200mm,最大加工長度為180mm,使用皮帶傳動,主軸功率最大7.5kw臺灣縉錩工業(yè)中國首臺高精度鏡面以車代磨車床,加工工件直徑80mm,工件材料最大硬度為HRC62,端面跳動為0.3um,外圓跳動德本恒嘉精機(昆山)為0.3μmmicrotech系列硬車削機床能夠?qū)崿F(xiàn)淬火后最高硬度為HRC68的環(huán)類、盤類、軸類等回轉(zhuǎn)零件的以車代磨加工,其尺寸精度及形狀精度控制在1um左右,加工黑色金屬表面粗糙度小于Ra0.4江蘇博谷智能沈陽機床國產(chǎn)以車代磨機床HTC3250u已形成產(chǎn)品公司的T系列高端數(shù)控車床及高精密級數(shù)控車床具備較強的以車代磨效果。該系列的復合加工功能能夠?qū)崿F(xiàn)銑削功能,浙海德曼可以代替部分以銑代磨功能。研發(fā)的NAM
系列精密數(shù)控車床均采用流體靜壓主軸和流體靜壓導軌,具備車、銑等功能非球面面型精度達0.3um(050mm),表面粗糙度Ra<0.01um。北京機床研究所212.5旋風銑床:應用經(jīng)驗豐富,國產(chǎn)設(shè)備研發(fā)已取得積極突破
“以銑代磨”為絲杠降本新路線,國內(nèi)廠商在生產(chǎn)應用上起步較早,但設(shè)備研發(fā)仍處于前期階段。1)從發(fā)展歷史來看,1960年左右旋風銑削技術(shù)已在大連機床廠、北京機床研究所等推廣,國產(chǎn)廠商應用方面較為成熟,南京工藝在2004年首次引進了德國萊斯特瑞茲旋風硬銑機床,可以精銑出800mm以上的大型滾珠絲杠副。2)國產(chǎn)廠商積極布局:相較應用端,設(shè)備研發(fā)相對滯后,主要系旋風銑細分需求市場較小,難度也大,過去沒有很強的替代訴求。因此國內(nèi)市場依舊以海外廠商為主(德國Leistritz、奧地利Weing?rtner和Linsinger等),國內(nèi)漢江機床、博特精工、晨光數(shù)控等雖有所突破,但細分來看,現(xiàn)有的旋風銑床多為旋風頭和普通臥式車床的組合體,數(shù)控旋風銑床仍主要依賴進口。表:國內(nèi)外主要旋風銑設(shè)備商產(chǎn)品布局情況加工直徑(mm)加工長度(mm)旋風銑頭主軸轉(zhuǎn)速主要設(shè)備商設(shè)備型號設(shè)備實物圖圖:南京工藝目前所使用旋風銑床為德國進口(r/min)LWN
65LWN
90LWN
1003-1010-1514-3015-5025-8010-10015-100≤250100-350≤220≤950≤750-------德國LeistritzLWN
120LWN
120
IWLWN
160
HPLWN
190≤6000≤800010-1000(外切)奧地利Burgsmüler---25~600(內(nèi)切)pick
upclassic
350pick
upclassic
500pick
upclassic
700pick
upclassic
1000----1000-30001000-70001000-110001000-11000----奧地利Weing?rtnerHJ092HJ092×80SK601040-12540-230≤80--425-955240-64050-300漢江機床≤180022目錄一工藝:螺紋加工為主要難點,磨/車/銑/軋等降本方案持續(xù)迭代設(shè)備:磨床為擴產(chǎn)核心設(shè)備,關(guān)注以車/銑代磨、軋輥等增量環(huán)節(jié)國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化加速推進,優(yōu)質(zhì)“賣鏟人”率先受益投資建議與風險提示二三四233.1貼近客戶實現(xiàn)定制開發(fā),產(chǎn)能充裕強化本土設(shè)備商優(yōu)勢
國內(nèi)廠商在高端磨床領(lǐng)域加速布局,已形成一定的技術(shù)積累,追趕步伐不斷加速。受益于高端絲杠導軌、精密模具加工等領(lǐng)域的訴求,我國持續(xù)加大高端磨床的研發(fā)布局。1)從專利數(shù)量來看:根據(jù)《復合磨床專利及機床行業(yè)知識產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀分析》數(shù)據(jù),截至2020年8月,中國磨床專利數(shù)量14257組,已經(jīng)達到全球第一;尤其是2010年之后我國磨床領(lǐng)域的專利申請量明顯提升,行業(yè)進入高速成長期,為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣打下堅實基礎(chǔ)。2)從實際加工能力來看:根據(jù)《國產(chǎn)與進口五軸工具磨床加工能力的對比測試》中的株洲鉆石刀具加工案例信息,使用國產(chǎn)磨床和進口磨床各加工5支D10抗振銑刀,結(jié)果顯示兩種機床加工的產(chǎn)品參數(shù)無明顯差異。圖:中國磨床專利數(shù)量已全球領(lǐng)先(截至2020年8月)表:國產(chǎn)與進口五軸工具磨床加工能力的對比測試德國,2127,
英國,1255,
3%6%韓國,2330,6%中國,14257,39%美國,7141,20%日本,9439,26%243.1貼近客戶實現(xiàn)定制開發(fā),產(chǎn)能充裕強化本土設(shè)備商優(yōu)勢
標準化高端磨床部分功能溢出,絲杠廠商或選擇定制化開發(fā),疊加產(chǎn)能供應充裕,國產(chǎn)設(shè)備商綜合優(yōu)勢明顯。國內(nèi)磨床領(lǐng)先企業(yè)主要包括華辰裝備、秦川機床、日發(fā)精機等,同時浙海德曼在“以車代磨”領(lǐng)域積極布局。從絲杠產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,國產(chǎn)設(shè)備商綜合優(yōu)勢明顯,①大規(guī)模量產(chǎn)勢必需要通過國產(chǎn)設(shè)備降本,上游客戶定制化開發(fā)的需求較強,而國產(chǎn)設(shè)備商研發(fā)模式靈活,更貼近終端;②海外禁售高端磨床+產(chǎn)能嚴重不足,國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化有望加速推進。圖表:國內(nèi)主要絲杠螺紋加工設(shè)備&耗材企業(yè)梳理公司是否上市公司介紹產(chǎn)品布局我國精密數(shù)控機床與復雜工具研發(fā)制造基地,機床工具行業(yè)重公司具備精密螺紋磨床、數(shù)控系統(tǒng)、滾珠絲杠和滾動直線導軌的生產(chǎn)能力。2023上半年,秦川機床是點聯(lián)系企業(yè)中規(guī)模第二,占據(jù)我國螺紋磨床市場近七成份額公司旗下漢江機床SGK7432×20/1高精度數(shù)控絲杠磨床磨削精度穩(wěn)定達到P1級2023年公司重點推出新產(chǎn)品數(shù)控螺紋磨床,該產(chǎn)品用于制造新能源汽車、人形機器人所需的絲杠與螺母,試磨情況良好,高效且精度符合客戶要求,已獲得客戶認可。根據(jù)公司公告,公司應用于絲桿螺母的端面外圓磨床已向某客戶交付,并與另一客戶簽訂螺紋磨床合同,產(chǎn)業(yè)化進展較快公司擁有自主開發(fā)高精度、高剛性、高可靠性的各類數(shù)控機床產(chǎn)品和電主軸、轉(zhuǎn)臺、擺動頭、矩陣式刀庫等核心零部件自主開發(fā)以及輕量化設(shè)計和模塊化設(shè)計能力日發(fā)精機華辰裝備是是國內(nèi)全自動高精度數(shù)控軋輥磨床研發(fā)生產(chǎn)的領(lǐng)先企業(yè),軋輥磨床產(chǎn)品各項精度指標比肩世界一流產(chǎn)品,尤其在高速磨削領(lǐng)域具備技術(shù)領(lǐng)先地位公司內(nèi)外圓復合磨床(亞μ磨削系列產(chǎn)品)屬于高精度數(shù)控復合磨床,具備外圓、內(nèi)圓、端面、非圓、輪廓、螺紋等磨削功能公司已突破高精密精度技術(shù),成功開發(fā)T65、T55系列高精密級數(shù)控車床,已掌握主軸端部跳動小于1微米的高精密數(shù)控車床主軸技術(shù),高精度高剛性的高精密級數(shù)控車床具備較強的“以車代磨”效果公司致力于高精密數(shù)控車床的核心制造和技術(shù)突破,是國內(nèi)的車床龍頭企業(yè)浙海德曼沃爾德是是公司刀具業(yè)務定位于全球高端刀具市場,是國內(nèi)領(lǐng)先的刀具綜
.2023年公司滾珠絲杠加工用的PCBN旋銑刀片及鈦合金加工用的3C刀具等新產(chǎn)品相繼推合解決方案商
向市場,并取得不錯的市場效果253.2人形機器人量產(chǎn)元年,國內(nèi)供應鏈資本開支加速
隨著宇樹春晚“出圈”、具身智能首次寫入政府報告,政策+資本重點支持下,人形機器人產(chǎn)業(yè)迎來加速發(fā)展。據(jù)GGII統(tǒng)計,2025年1-2月國內(nèi)具身智能機器人融資規(guī)模達到44.5億元,已接近2024年全年總額,人形機器人已成為當下最熱風口。1)大量新玩家布局人形機器人:小米首款人形機器人預計今年3月在亦莊發(fā)布;24年小鵬成立人形機器人事業(yè)部,3月其首款I(lǐng)RON開始進入工廠實訓;阿里、騰訊、奇瑞等同樣進軍人形機器人賽道;2)“大小腦”模型不斷迭代,“具身智能”效果越發(fā)擬人:近期Figure發(fā)布機器人協(xié)作完成家務視頻,交互和智能水平大幅提升;不久前宇樹發(fā)布G1機器人武打動作視頻、眾擎發(fā)布機器人前空翻,動作絲滑流暢,運控算法持續(xù)升級。表:國內(nèi)頭部廠商加快人形機器人布局圖:Figure精準拿捏金屬鏈、帽子、玩具等生活小物件參與方式大模型賦能自研
大模型賦能
投核心產(chǎn)品核心伙伴樂聚、大族、拓斯達埃夫特、億嘉和、強腦科技等盤古大模型
夸父機器人+++科大訊飛星火大模型優(yōu)必選、銀河通用資實驗室
人居環(huán)”Robotics
X-騰訊小米大模型賦能
投資樂聚+境機器人
號
、養(yǎng)老機器人“5自研
投資CyberOne北京人形創(chuàng)新中心+投資:逐際動力、星動紀元自研:螞蟻入局阿里巴巴投資為主螞蟻或?qū)⑼瞥鱿嚓P(guān)產(chǎn)品美團機器人研究院
投宇樹科技、未來機器人、九識智能、非夕機器人、銀河通用+美團大模型、無人配送相關(guān)AI資字節(jié)跳動自研第二代機器人大模型保密GR-2263.2人形機器人量產(chǎn)元年,國內(nèi)供應鏈資本開支加速
特斯拉等頭部人形機器人廠商積極上調(diào)量產(chǎn)指引,國內(nèi)絲杠廠商資本開支加速。1)特斯拉上調(diào)量產(chǎn)指引:2025年1月底,特斯拉發(fā)布24Q4財報,再次上調(diào)量產(chǎn)指引,25年計劃5000臺,目前設(shè)計產(chǎn)能1000臺/月;26H1計劃提升至1萬臺/月,H2開始對外商業(yè)化交付,全年預計5萬臺;27年提高10倍至50萬臺起;此外,智元、眾擎等均有量產(chǎn)千臺計劃,人形機器人量產(chǎn)元年開啟。2)國內(nèi)供應鏈廠商加速儲備產(chǎn)能:T1總成商拓普和三花已披露機器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)擴產(chǎn)計劃,分別將投入50、38億元建設(shè)核心零部件生產(chǎn)基地和機器人電機執(zhí)行器項目;絲杠廠商新劍傳動、五洲新春、恒立液壓均開始加速資本開支,為大規(guī)模量產(chǎn)做好準備,作為核心加工設(shè)備的“鏟子股”有望充分受益。表:國內(nèi)主要人形機器人零部件廠商擬計劃開支百億元投入產(chǎn)能建設(shè)擬投資金額(億元)投資內(nèi)容拓普集團三花智控新劍傳動建設(shè)寧波機器人核心零部件生產(chǎn)基地投入機器人電機執(zhí)行器項目503826年產(chǎn)萬臺高端減速器和行星滾柱絲杠智能物聯(lián)制造生產(chǎn)線100五洲新春雷勃精工投向行星滾柱絲杠、微型滾珠絲杠、汽車精密零部件等絲杠產(chǎn)品南通海安投資機器人關(guān)節(jié)電機及生產(chǎn)基地項目151.1年產(chǎn)不少于
萬顆諧波減速器核心零部件,后續(xù)投資拓展到剎車系統(tǒng)、減轉(zhuǎn)機構(gòu)等高端產(chǎn)品的15中鼎股份10研發(fā)及產(chǎn)業(yè)制造273.3華辰裝備:國內(nèi)軋輥磨床龍頭,超高速精密磨削實力出眾
國內(nèi)數(shù)控軋輥磨床龍頭,業(yè)績保持穩(wěn)健增長。公司成立于2007年,引領(lǐng)軋輥磨床,下游為寶武、鞍鋼集團等國內(nèi)外知名鋼鐵集團客戶。1)收入結(jié)構(gòu)方面,軋輥磨床為核心業(yè)務,收入占比穩(wěn)定在85%;2)業(yè)績方面,2015-2023年公司營收/歸母凈利潤CAGR分別為11%/10%,業(yè)績保持穩(wěn)健增長;24年公司公告股權(quán)激勵方案,凈利潤指引較為樂觀,未來業(yè)績增速有支撐。
持續(xù)加大研發(fā)投入,立足精密磨削擴大產(chǎn)品矩陣。2020年以來公司研發(fā)費用率明顯提升并持續(xù)增長,從2019年的4.0%提升至2024Q1-3的9.3%,主要投向智能化磨削設(shè)備相關(guān),持續(xù)提升公司競爭力。從結(jié)果來看,經(jīng)過多年攻關(guān),公司成功與德國Wieland公司聯(lián)合研發(fā)高端萬能精密復合磨削中心(亞μ磨削系列),各項精度指標達到世界同類產(chǎn)品水平。圖:2015-2023年公司營收/歸母凈利潤CAGR分別為11%/10%(單位:億元)圖:軋輥磨床為公司核心業(yè)務,2024H1收入占比為87%圖:公司近年來研發(fā)費用率明顯提升銷售費用率財務費用率管理費用率研發(fā)費用率65200%150%100%50%其他業(yè)務備件產(chǎn)品維修改造業(yè)務全自動數(shù)控軋輥磨床4100%12%10%8%6%4%2%0%-2%-4%-6%-8%-10%9.8%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%9.3%38.4%7.1%7.0%24.0%0%1-50%-100%084%86.90%83%82%79%-1營業(yè)總收入歸母凈利潤營收同比凈利潤同比20202021202220232024H1283.3華辰裝備:國內(nèi)軋輥磨床龍頭,超高速精密磨削實力出眾
軋輥磨床為磨床最難品類,切入螺紋磨等新品邏輯清晰:軋輥磨床為磨削設(shè)備的天花板,需要考慮表面質(zhì)量+精度兩個指標要求,而絲杠、導軌等側(cè)重精度單一指標,因此公司在開發(fā)新品時底層技術(shù)非常互通。圍繞人形機器人、光刻機等高端需求,公司已形成較為完整的產(chǎn)品布局:1)亞μ磨削產(chǎn)品:包括磨削中心、外圓磨床等,用于加工人形機器人絲杠、減速器等;2)螺紋/導軌磨床:主要用于各種螺紋工件滾道的精密磨削加工,光潔度Ra≤0.4μm;3)光學磨床:主要用于精密光學元件磨削加工過程。
與長光所合作成立合資公司,超精密加工能力獲得背書。長光所作為新中國在光學領(lǐng)域建立的第一個研究所,承擔光刻機突破的重任,技術(shù)實力不言而喻。2024年12月30日,公司公告與長光所成立合資公司,公司持股占比72.7%,負責生產(chǎn)制造超精密光學元件磨削所需要磨床,并提供加工服務。光刻機鏡頭作為最復雜的元件,公司精密磨削實力已經(jīng)獲得國內(nèi)頭部研究所認可;同月,公司中標南京理工大學高精度P0磨床,南理工為國內(nèi)滾動功能部件主要研發(fā)基地,中標充分彰顯公司在超高速精密磨削的競爭力。圖:公司亞μ磨削中心加工示意圖圖:公司精密螺紋磨床參數(shù)值圖:公司與長光所合作成立合資公司長春長光大器科技有限公司華辰裝備72.7%27.3%長光華辰智造技術(shù)有限公司293.4秦川機床:國內(nèi)精密磨床龍頭,螺紋磨削技術(shù)沉淀深厚
國內(nèi)老牌機床龍頭再啟航,國企改革釋放活力。公司成立于1965年,旗下?lián)碛星卮ū静俊h江機床、漢江工具等多家專精特新“小巨人”企業(yè),主動承擔國家重大專項研發(fā)任務,在齒輪加工機床、加工中心、螺紋磨床、復雜刀具等領(lǐng)域處于國內(nèi)第一梯隊。2019年開始推進國企改革,2020年成功扭虧,但由于通用景氣度持續(xù)下行,2021年以來公司業(yè)績持續(xù)承壓。2024年10月,公司推出首期限制性股票激勵計劃,將從營業(yè)收入、凈利潤、凈資產(chǎn)收益多維度考核公司業(yè)績,有望再次激發(fā)公司經(jīng)營動力。
機床種類齊全&零部件高度自主,協(xié)同效應明顯。公司是國內(nèi)少數(shù)同時生產(chǎn)機床、絲杠導軌、減速器等零部件廠商,機床業(yè)務為零部件研發(fā)充分提供驗證場景,反之零部件自制降本優(yōu)勢顯著,24H1公司機床/零部件收入占比分別為50%/36%,為核心收入。圖:2017-2023年公司營收/歸母凈利潤CAGR分別為4%/22%(單位:億元)圖:機床為公司核心業(yè)務,24H1收入占比為50%圖:2019年國企改革后盈利明顯改善其他
儀器儀表類
工具類
零部件
機床、塑料機械等銷售凈利率銷售毛利率60500%50403020100100%0%25%20%15%10%5%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%-500%-1000%-1500%-2000%32%36%8.0%1.8%37%6.5%5.1%33%2.9%32%1.3%0%-8.8%-5%-10%-15%-10.0%53%50%48%47%42%-10營業(yè)總收入營收同比歸母凈利潤凈利潤同比20202021202220232024H1303.4秦川機床:國內(nèi)精密磨床龍頭,螺紋磨削技術(shù)沉淀深厚
國內(nèi)精密磨床龍頭,規(guī)模&市占率處于國內(nèi)頭部梯隊。公司在磨床領(lǐng)域的主體為漢江機床和秦川格蘭德,均為老牌磨床企業(yè),其中漢江機床多次承擔螺紋加工設(shè)備國家科技重大專項,助力高端磨床突破國外限制。梳理集團磨床產(chǎn)品體系可知,公司精密磨床產(chǎn)品布局全面,包括螺紋磨床、刀片磨床、蝸桿磨床及外圓磨床,其中螺紋磨床及外圓磨床為優(yōu)勢產(chǎn)品。具體來看:1)螺紋磨床:可用于滾珠絲杠副、螺桿副、精密蝸桿等產(chǎn)品得加工,主要適用于滾動功能部件、汽車零部件及高端裝備制造等領(lǐng)域;2)外圓磨床:可用于磨削多臺階或帶肩面的軸類零件,主要適用于汽車、高端裝備制造、工程機械、海洋工程、機床、石油化工等領(lǐng)域。2022年漢江機床在國內(nèi)螺紋磨床市場的市占率超過70%,秦川格蘭德在國內(nèi)外圓磨床市場的市占率約25%。圖:漢江機床收入規(guī)模穩(wěn)步增長圖:公司螺紋磨床和外圓磨床國內(nèi)領(lǐng)先54200%100%0%43.23.132.42.12.12-100%-200%-300%利潤yoy10201820192020202120222023-1營業(yè)收入(億元)凈利潤(億元)收入yoy313.5浙海德曼:國內(nèi)高端車床領(lǐng)軍者,充分受益于“以車代磨”
引領(lǐng)高端車床等,2024H1三類產(chǎn)品收入占比分別為11%/73%/16%,高端車床收入占比快速提升。車床國產(chǎn)化率較高,行業(yè)競爭激烈,公司核心競爭優(yōu)勢在于實現(xiàn)同步主軸、伺服刀塔、伺服尾座三大核心部件的自主化生產(chǎn),持續(xù)引領(lǐng)
,帶動收入端保持快速增長,收入保持快速增長。公司成立于1993年,產(chǎn)品包括普及型數(shù)控車床、T系列高端型數(shù)控車床、加工中心,2017-2024年公司收入CAGR為13%。利潤方面,受行業(yè)下行以及募投項目成本較高等因素階段性承壓。
高度重視研發(fā),持續(xù)完善高端數(shù)控車床產(chǎn)品體系。2017-2024Q1-3公司研發(fā)費用率從3.3%持續(xù)提升至6.2%,充分體現(xiàn)公司對于研發(fā)的重視。從公司年報可知,研發(fā)投入聚焦于高端數(shù)控車床及加工中心,推動技術(shù)突破,有望充分受益于長期人形機器人等產(chǎn)業(yè)催化。隨著公司募投項目逐步達產(chǎn),高端數(shù)控車床有望放量,業(yè)績或?qū)㈤_啟上行通道。趨勢+圖:2017-2024年公司營收/歸母凈利潤CAGR分別為13%/-4%
(單位:億元)圖:車床為公司核心業(yè)務,2024H1收入占比為84%圖:研發(fā)費用率明顯提升108300%250%200%150%100%50%銷售費用率
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