丝杠导轨应用领域及市场格局如何？

机床、自动化&汽车为丝杠导轨主要下游应用领域。

机床系丝杠导轨最主要下游应用： 1）从使用量来看，一台机床通常搭配三套丝杠导轨：普通三轴机床在其 XYZ 三个 线性轴基本采用丝杠导轨传动，1 根丝杠搭配 2 根导轨进行运动。而四五轴旋转轴一般 不采用丝杠导轨传动（因此通常来说一台机床搭配三根丝杠+6 根导轨）。但对于部分精 度要求较低的中低端机床，会使用皮带或同步轮搭配导轨传动，而替换掉价值量更高的 丝杠。 2）从精度水平来看，机床对于丝杠导轨精度要求更高：相较于自动化&汽车等下游， 机床对丝杠导轨精度要求更高，基本上使用的是精度 C5 以上的研磨级丝杠。 3）从市场空间来看，机床是丝杠导轨市场最大下游：根据科德数控和纽威数控招 股书披露的机床原材料采购情况，传动系统部件占机床成本的平均比例约 15%。根据 MIR 睿工业数据，2021 年国内数控金属加工机床消费额约为 500-600 亿元，可以测算出 对应传动系统（以滚珠丝杠&导轨为主）的消费额约为 75-90 亿元。

自动化下游中丝杠导轨应用广泛，人形机器人打开长期空间： 直线导轨通常被应用在机器人&自动化领域：一方面直线导轨精度较高，能够保障 机器人运动时的准确度；另一方面直线导轨稳定性好，能够保证机器人在高速运动中不 会出现晃动和失控的现象。而在自动化系统中，丝杠通常被用于控制工作台、传送带、 夹具等部件的运动。 人形机器人产业快速发展，带来丝杠导轨应用新舞台。随着特斯拉人形机器人产业 化推进，人工交互及人工智能成为一大趋势，人形机器人作为“具身智能”最理想载体， 站在多重产业共振的交汇点，有望引领未来产业变革。人形机器人全身使用 12 个线性 驱动器，采用力矩电机+行星滚柱丝杠的方案，实现高传动精度的同时也可以保持高精 度的控制速度。

新能源汽车也是丝杠导轨的重要下游应用，未来潜在市场空间有望达 250 亿元：丝 杠导轨可用于新能源汽车的车辆转向系统、刹车系统、加速踏板、座椅调节和玻璃升降 等领域，以转向系统为例，滚珠丝杠用于转换驾驶员的转向输入为前轮的转向运动，以 实现灵活、精确的转向操控，提供驾驶的稳定性和准确性。 新能源车用丝杠导轨对精度要求略低，但胜在汽车市场销量基数大。我们预计一辆 新能源车在完美状态下会使用 4 套左右的丝杠导轨，假设 1 套价格约 500 元，则单车价 值量可达 2000 元左右。假设未来新能源车渗透率提升至 50%，国内汽车销量稳定在 2500 万辆，则新能源汽车用丝杠导轨市场空间有望达 250 亿元。

从主流厂商来看，丝杠导轨市场分为两大阵营：1）非中国大陆厂商包括上银、银 泰、日本 THK 和 TSK：特点是成立时间早、经验积累丰富，产品定位高端精密丝杠市 场，并配合先进机械的前沿需求不断创新升级。平均营收体量破百亿，完全主导中高端 丝杠导轨市场；2）中国大陆厂商包括南京工艺、汉江机床（秦川子公司）、博特精工和 华特机械等：特点是起步时间晚，公司规模小，产品主要为精度较低的丝杠导轨。

从竞争格局来看，国内丝杠导轨市场基本被以日资、台资为代表的外企垄断，两者 市占率合计达到 65%。滚动功能部件加工技术壁垒极高、工序流程复杂，特别是对滚道 和轴颈螺纹的精磨工艺将极大地影响后续使用时的定位精度。海外企业具有先发优势， 在产品迭代和可靠性测试方面积累大量数据，因此产品具有较强竞争力。根据秦川机床 公告，目前上银、银泰国内市场占有率接近 50%，日本 NSK、THK 等日企市场占有率 约 15%；外资合计占比达 65%, 基本垄断国内市场。 除了市占率存在较大差距，外资厂商的优秀市场竞争力还体现在收入体量和产品均 价上。1）从收入体量角度看：2021 年全球丝杠导轨龙头上银科技总营收达 61 亿元，净 利润达 8 亿元。秦川机床下设子公司汉江机床主要负责丝杠导轨、螺纹磨床等业务。根 据公司 2022 年报披露，汉江机床总营收仅为 4 亿元，若扣除螺纹磨床收入，秦川机床 丝杠导轨业务收入不足 4 亿元，同外资收入体量相比差距明显。2）从产品均价看：根 据草跟调研反馈，国产头部企业的产品均价尚未达到外资龙头产品均价的 50%，说明外 资厂商具有较强的议价能力。

深究造成巨大差距的原因，主要在于产品的综合竞争力，而国产厂商的短板在于： 1）产品初始性能差距：国产滚珠丝杠出厂时和外资相比就有性能差距。根据《滚珠 丝杠副可靠性增长关键技术研究》实验结果表明，针对同一批次的丝杠，大陆 样件的摩擦力矩的均值变化量在 20%以上，而中国台湾产品的不到 10%。而从行程误差 的分析来看，单个滚道中国台湾的丝杠性能也更加优异。究其原因，主要系大陆厂商的 预紧的操作不够规范，同时在施加完预紧力后，缺乏成熟的摩擦力矩快速检测方法，来 验证预紧力的施加是否合适，导致滚珠丝杠的综合性能产生差距。2）精度保持性差距：在使用初期，国产滚珠丝杠能够达到设计时要求的重复定位精度，但经过使用磨耗后滚珠丝杠组件中的背隙会逐渐变大，导致重复定位精度下降， 造成设备定位不准的问题。在上文同一试验中，大陆丝杠和中国台湾丝杠在试验过程中 均出现不同程度的性能退化，但相较之下大陆丝杠的精度保持性低于中国台湾丝杠。 3）批量生产稳定性：国内企业实际上充分具备做出高精度丝杠的能力，但在大批 量加工时无法保证良品合格率。

具体分析国产厂商短板成因，主要是国内磨床水平较低和淬火等工艺经验积累不足。 在丝杠导轨的加工过程中，对螺纹滚道和轴颈的精细磨削是最关键的环节，需要使用高 精度磨床配合加工。而国内外磨床水平差距过大，进口磨床不仅精度高，同时能够做到 可靠性好，保障批量加工的稳定性。此外工艺决定生产效率，从钢材的选用、前端热处 理，到粗磨、精磨、后段检测等环节都需要一些通过实践总结的参数经验，而不是仅依 靠理论设计。国内企业起步晚，仍需时间和机会去不断试错，积累经验。

专项政策扶持下，国产头部厂商加速产品迭代。南京工艺、汉江机床等国产头部厂 商，在国家政策和 04 专项的支持下，迅速进行技术迭代。2020 年由南理工、南京工艺、 汉江机床、博特精工等国产头部企业共同完成的「滚动功能部件服役性能成套测评方法 与装备及性能提升关键技术」荣获技术发明一等奖。该项目聚焦于滚动功能部件的 4 项 核心指标：可靠性、精度、刚性和预紧力，攻克了丝杠高精研磨改性和高效旋铣等性能 提升关键技术，并成功研制出双螺母预紧高速精密滚珠丝杠副 DKFZD5020，首次为高 档数控机床配套。