机器人行业之丝杠生产工艺流程详解.pdf

机器人行业之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。