%%%%人形機器人“賣鏟人”系列：磨床篇2025-05-21%%1%%%目

錄01

絲杠加工環節復雜，磨床仍是高精密加工的必要設備02

需求：人形機器人有望帶來百億空間03

供給：磨床仍存在貿易逆差，海外高端磨床具有顯著優勢3%%%%01絲杠加工環節復雜，磨床仍是高精密加工的必要設備%%4%%%%%%01

絲杠加工環節復雜，磨床仍是高精密加工的必要設備?絲杠加工環節復雜，高端磨床仍是高精密絲杠加工的必要設備。從行星滾柱絲杠典型零部件加工整體流程來看，經歷熱處理、車削、銑削、磨削、時效處理等多道多種混合工藝，工藝繁復。每個環節都有可能累計誤差、缺陷，最終導致絲杠螺紋磨損、蠕變松弛、熱變形、疲勞、屈服等各種失效形式。圖：螺母工藝流程圖：絲杠工藝流程圖：滾柱工藝流程資料：《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》（鄭偉），《行星滾柱絲杠副小螺距螺紋數控磨削工藝研究》（董超），研究所%%5%%%01

螺紋加工工藝對比螺紋磨削螺紋車削單線磨削多線磨削車內螺紋車外螺紋螺紋銑削旋風銑螺紋滾壓資料：金剛圈公眾號，CNCSST智造界，《行星滾柱絲杠副滾柱塑性成形的探討》（張大偉等），研究所6%%%%01

螺紋加工工藝對比?目前對螺紋面的加工方式并非唯一，根據精度要求的不同，除了磨削，車削、銑削、滾削在行星滾柱絲杠加工亦具備應用空間。目前粗加工用車床等銑削機床更多，但表面質量等的進一步改性由磨床精磨工藝決定。圖：螺紋面加工方式多樣圖：行星滾柱絲杠副螺紋加工方法對比加工過程

加工刀具

加工方法工件截形漸開線漸開線任意加工精度粗、半精加工

單件、大批生產粗、精加工

大批生產粗、半精加工

單件、大批生產粗加工

單件、大批生產粗、半精加工

單件、大批生產生產類型加工方法車削銑削磨削軋制材料表面質量、外圓尺單齒車刀多齒車刀成形車刀盤形銑刀指狀銑刀旋風銑成形展成成形成形成形展成成形成形成形成形材料穩定性良好，外圓外圓及中心孔要求高，寸、圓度、直線度要求材料需要合理的熱處理較高，有適當的強度和材料有足夠的強度，表圓柱度及表面粗糙度要面硬度高，芯部韌性好求高，淬硬層深度及硬度均勻材料要求車削工藝均勻的組織結構，有良好的塑性任意精度可達G3～G5

級，精度可達G3～G5

級，

精度可達

G1

級，導程齒型穩定性一般，表面表面質量略低于磨削，

精度高，圓度好，齒型

精度可達

G9

級，齒形粗糙度值

Ra為

1.6μm

表面粗糙度值

Ra可達

精度高，表面粗糙度值

精度差，外觀光滑任意加工精度銑削磨削以下0.8μmRa為0.4μm以內漸開線任意粗、半精加工精加工大批生產單件、大批生產單件、大批生產大批生產效率不高、加工較慢、周期長加工效率制造成本加工效率較高加工效率不高加工效率高盤狀砂輪指狀砂輪成形滾刀滾壓輪設備要求不高、刀具磨設備投入高，刀具成本損較快任意精加工制造成本較高設備投入較大高滾削滾壓任意半精加工精加工軍工、航空航天、機床、人形機器人、醫療器械和光學設備等汽車自動化生產線、塑民用設備、人形機器人機械設備、汽車零部件、電子設備等應用領域漸開線大批生產料等等資料：《行星滾柱絲杠副小螺距螺紋數控磨削工藝研究》（董超），金屬加工公眾號，研究所%%7%%%%%%01

絲杠磨削加工難點較多，主要體現在工藝、設備?核心難點：加工工藝?內螺紋加工難度大。進行內螺紋加工時，砂輪外徑尺寸不能大于螺母內螺紋最小直徑，且需要利用磨桿帶動砂輪深入螺母內部進行磨削。一般在螺桿安裝時，將使砂輪、磨桿與螺母軸線之間呈一定夾角（夾角大小為螺母的螺旋升角）。而人形機器人采用反式行星滾柱絲杠，螺母的長徑比大，上述加工方式容易發生加工結構干涉。?

同時，砂輪磨桿呈細長懸臂狀態，砂輪磨削轉速一般較高，磨桿較細或導致弱剛性問題從而發生振動，影響加工精度、加劇砂輪磨損。磨桿性質改進方法包括采用低密度、高強度材料，在維持磨桿較好靜剛度的同時，又能保持較好動態性能。目前全球僅有少數廠商可以生產出減振效果較好的磨桿。?需要針對性地設計砂輪形狀、磨削參數，持續優化螺紋磨削效果。砂輪線速度、磨削進給量、工件轉速等變量將影響螺紋磨削效果（可能產生劃痕、燒傷、粗糙程度變大等），需要工藝驗證+經驗積累+高精度設備。比如，砂輪線速度過大會導致磨削熱的增加，磨削表面溫度過高會導致表面燒傷，需要針對加工材料、加工工藝等研究找尋恰當的磨削參數。圖：長徑比大的內螺紋加工容易發生加工結構干涉圖：不同磨削參數導致最終螺紋磨削效果不同表：磨削參數的設定影響最終的磨削效果砂輪速度（m/s）磨削進給量工件轉速（r/min）實驗編號表面質量(mm)1234567894040404545455050500.010.020.040.010.020.040.010.020.04468648856螺紋表面有劃痕螺紋表面有燒傷螺紋表面有明顯燒傷螺螺紋表面粗糙螺紋表面有劃痕螺紋表面粗糙螺紋表面有劃痕螺紋表面質量良好螺紋表面質量良好：《基于大磨粒CBN砂輪的微齒螺紋精密磨削工藝基礎研究》（李帥），《行星滾柱絲杠副小螺8距螺紋數控磨削工藝研究》（董超），科德數控招股說明書，資料研究所%%%%%01

絲杠磨削加工難點較多，主要體現在工藝、設備?核心難點：磨床性能?

磨床是絲杠內外螺紋加工的執行機構，控制砂輪、螺桿進給，平抑內部振動、進行誤差補償等。磨床的精度、穩定性及一致性水平決定絲杠生產的性能上限。?從工業機床的角度出發，首先是數控系統直接影響機床精度、動態特征等核心參數。數控系統主要包括CNC裝置、伺服系統及位置測量系統三大部分，體現硬件和軟件特性，共同完成加工運動的閉環控制。優秀的數控系統具備螺旋插補、多項式插補、漸開線插補、NURBS及RTCP等豐富的系統功能及完善的誤差補償能力，不僅能持續更新自身的算法及控制技術能力，亦能與下游具體工藝工程的結合，由此形成極高技術壁壘。?機床精密傳動部件（滾珠絲杠、直線導軌等）、主軸、伺服電機等硬件精度、運行穩定性決定切削、磨削加工最終執行效果，對磨床性能優化同等重要。典型地，機床級滾珠絲杠本身作為機床核心傳動部件，對機床級滾珠絲杠的加工要使用“加工工業母機的母機”，加工設備的精度要求一般高于常用機床設備。加工效率較慢仍是當前絲杠制造痛點之一，磨削工藝和設備仍待進一步優化。螺紋磨削工藝有粗磨、半精磨、精磨等工序，在絲杠淬火硬度達到58-62HRC后用螺紋磨床磨削，基于螺紋磨削切削量的限制且在磨削過程中要不斷地修整砂輪和校直絲杠，工時較長，傳統螺紋磨削工藝時間占整個工藝流程的2/3。?表：優秀的數控系統具備豐富的系統功能及完善的誤差補償能力類別關鍵指標西門子840D支持雙驅控制（龍門軸控制必備功能）、傾斜軸控制（優化機床結構設計必備功能）、全閉環控制技術指標數控功能-變換數控功能-插補數控功能-程序功能補償功能圓柱面坐標系插補、傾斜軸插補、五軸加工包支持通用插補器NURBS、三軸樣條插補（ABC/壓縮器）、5軸樣條插補、多項式插補支持程序段預讀、程序預處理、宏程序編程支持插補型雙向螺距誤差補償、垂直度誤差補償、直線度誤差補償、扭擺誤差補償、雙驅誤差補償支持資料：科德數控招股說明書，研究所9%%%%02需求：人形機器人有望帶來百億空間%%10%%%%%%02

國內企業產銷前三為平面磨床、外圓磨床和軸承磨床圖：國內磨床企業銷售均價（萬元，2021年）?

根據《機床工具工業年鑒》，2021年協會針對國內30家磨床生產企業統計來看，磨床產品總共實現銷量9804臺，實現銷售收入25.5億元。具體拆分看，產銷量占比前三為平面磨床、外圓磨床和軸承磨床。磨床整體的數控化率約41%，不同品類磨床的數控化率有所不同。140.0120.0100.080.060.040.020.00.0117.650.044.438.228.726.024.022.214.914.3圖：國內磨床銷量主要以平面磨床、外圓磨床和軸承磨床為主（2021年）2021年國內磨床整體數控化率為41%圖：平面磨床100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%導軌磨床外圓磨床內圓磨床坐標磨床曲軸、凸輪磨床軋輥磨床工具磨床金屬珩磨機床金屬研磨機床無心磨床軸承磨床其他磨床資料：《2022年機床工具工業年鑒》，研究所%%11%%%02磨床價值量測算——以行星滾柱絲杠為例圖：行星滾柱絲杠磨床需求目標測算行星滾柱絲杠磨床的需求測算人形機器人量產（萬臺）單臺人形機器人絲杠數量（根/臺）絲杠加工實際需求（萬根）良率2025年12027年102030年100142035年10001414141414090%1561140099%14140.51400099.9%140140.131270%20絲杠實際加工數量（萬根）內螺紋加工時間（小時）每天工作小時數3121212工作時間（天）30016790%1852003.709330043285%50818010.1725476300196480%245516249.10122872300實際磨床需求（臺）產能利用率519075%6921146表觀磨床需求（臺）單臺磨床價格（萬元/臺）內螺紋磨床需求空間（億元）內圓磨需求（臺）138.41346069內圓磨單價（萬元/臺）內圓磨空間（億元）外圓磨需求（臺）800.7931.98.923.734605125457122854外圓磨單價（萬元/臺）外圓磨空間（億元）外螺紋需求（臺）600.6278801.46.617.8103816976376368372外螺紋單價（萬元/臺）外螺紋磨空間（億元）2.25.826.671.2資料：研究所12%%%%02磨床價值量測算——以微型絲杠為例圖：微型絲杠磨床需求目標測算微型絲杠磨床需求測算2025年342027年3400.25122030年34000.22035年340000.1微型絲杠實際需求（萬根）微型絲杠加工時間（小時每天工作小時數0.3121212工作時間（天）3002830023685%27857300300實際產線需求188980%236154944475%1259351產能利用率90%31表觀產線需求（臺）外圓磨單價（萬元/臺）外圓磨空間（億元）外螺紋單價（萬元/臺）外螺紋磨空間（億元）600.2801.612.87264.869760.32.117.086.4資料：研究所%%13%%%%%%03供給：磨床仍存在貿易逆差，海外高端磨床具有顯著優勢%%14%%%03

磨床仍存在貿易逆差，海外高端磨床具有顯著優勢?

目前國內高端磨床仍然由海外品牌主導，磨床產品在進出口貿易常年逆差。?根據海關總署，每年國內均要從海外進口較多的高端磨床，構成出口逆差。2024年磨床進口金額達8.5億美元，貿易逆差約3.3億美元。?

對比特定類型磨床進口價格來看，進口品牌價格較國內明顯提升，機遇明顯。以數控平面磨床、數控內圓磨床為例，其進口單價明顯高于國內同類型磨床產品銷售單價和出口單價。?

近年來磨床進口金額逐步下降，出口金額穩步擴張，或顯示國產磨床產品的市場競爭能力在持續提升，但總體仍然處于依賴進口的局面。圖：精密數控內圓磨床出口/進口單價差異明顯（萬元）圖：精密數控平面磨床出口/進口單價差異明顯（萬元）圖：磨床進出口金額12.914.012.010.08.04035302520151053025201510510.910.2

10.210.29.88.58.48.57.95.26.03.93.73.53.14.02.52.72.52.32.22.00.0002015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024磨床進口金額（億美元）

磨床出口金額（億美元）20172018201920202021202220232017201820192020202120222023出口單價進口單價出口單價進口單價資料：Wind，海關總署，研究所15%%%%03

磨床仍存在貿易逆差，海外高端磨床具有顯著優勢?高端磨床國內外發展差距還比較明顯，部分進口高端磨床單價甚至達千萬級。2021年秦川機床在《關于秦川機床工具集團股份公司非公開發行股票申請文件反饋意見之回復(更新稿)》中公告，其投建的高端智能齒輪裝備研制與產業化項目針對產業化采購的設備包括高精密內圓磨床、數控成型磨床、數控平面磨床、數控內孔磨床、數控外圓磨床等類型，價格從幾十萬到上千萬不等。表：部分海外知名磨床品牌簡介海外磨床品牌公司簡介世界領先的機床制造商之一，旗下包含九大品牌，可以提供廣泛的應用專業技術、廣泛的產品組合以及用于生產高精度部件的全套服務。具體來看，集團在平面成型磨床包含品牌美蓋勒UNITEDGRINDING

（M?GERLE）、保寧（BLOHM）、瓊格（JUNG）；在內外圓磨Group床包含品牌斯圖特（STUDER）、肖特（SCHAUDT）、米克羅莎（MIKROSA）；在測量機及工具磨床包含品牌瓦爾特（WALTER）、伊瓦格（EWAG）。?

海外品牌歷史發展悠久，比如一些歐美的集團性企業不僅在產品布局、磨床精度、耐用性、穩定性方面具有明顯優勢，且在較多細分賽道擁有發展歷史悠久的產品品牌。日本代表性企業三井精機則在精密滾珠絲杠加工領域占據高市占率，在日本國內，三井精機的螺紋磨床幾乎占據精密滾珠絲杠加工100%的市占率。包含ELB

ABA

REFORM

KEHREN、、、（科倫）、MICRON、PSS集團

ISOG、LAPMASTER、Wolters、BARNES等優秀子品牌企業，均是細分賽道磨床及磨具磨料的老企業，發展歷史悠久，知名度較高。其螺紋磨床可以對三角螺紋、梯形螺紋、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠等螺紋進行高精度、高效率研磨加工，尤其在精密滾珠絲杠加工中占據高市占率。在日本國內，三井的螺紋磨床幾乎占據精密滾珠絲三井精機表：秦川機床2021年高端智能齒輪裝備研制與產業化項目設備投資情況杠加工100%的市占率。磨床設備價格（萬元/臺）

磨床設備

價格（萬元/臺）磨床系列產品包括外圓/內圓磨床、坐標磨床及磨床系統，產品用于高精度內圓磨床750800數控導軌磨床1200300哈挺機床瓦德里希科堡法孚半導體、航空航天、汽車、高端工具和模具等行業。高精度立式內外圓磨床（自制數控滑塊磨床VG150）優勢產品為大型導軌磨。珩磨機30數控成型磨床數控平面磨床80提供各種研磨工具及高精度機床，優勢產品在凸輪軸和曲軸磨床及各種軸部件的無心磨床、外圓磨床等。五軸工具磨600350資料：《關于秦川機床工具集團股份公司非公開發行股票申請文件反饋意見之回復(更新稿)》，各公司官網，研究所%%16%%%%%%03

高端磨床主要進口自德國、日本、瑞士等圖：2015-2024年中國進口磨床均價情況（萬美元）?

從進口磨床金額分布來看，中國大陸從德國、日本、瑞士進口的磨床金額排名前三，2024年均超過1億美元；9.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00?

從進口磨床數量分布來看，中國大陸從日本、中國臺灣、德國進口的磨床臺數排名前三。?

顯然，從設備均價來看，中國從瑞士、德國進口的磨床價格最高。201920202021中國臺灣2022泰國20232024德國日本瑞士意大利進口均價圖：2015-2024年中國進口磨床分布情況（億美元，按金額）圖：2015-2024年中國進口磨床分布情況（臺，按臺數）141210830%20%10%0%3000030%25%20%15%10%5%25000200001500010000500000%-5%6-10%-15%-20%-25%-10%-20%-30%422019202020212022中國臺灣2023德國202402015201620172018日本201920202021202220232024日本德國泰國瑞士其他中國臺灣泰國瑞士其他西班牙意大利進口金額增速意大利進口臺數增速資料：海關總署，研究所%%17%%%03

工具磨床、外圓磨床、平面磨床為主要進口磨床品類圖：2024年中國進口磨床品類結構（按金額）圖：2020-2024年中國進口磨床品類情況進口金額（億美元）工具磨床20201.282.040.421.130.640.500.280.260.001.4220212.171.990.511.240.400.510.560.340.001.4320222.011.720.471.130.380.370.220.230.001.5020231.161.830.501.220.360.430.100.280.001.8620241.801.930.421.420.350.480.070.360.001.47工具磨床外圓磨床內圓磨床平面磨床外圓磨床18%22%內圓磨床0%金屬珩磨機床金屬研磨機床曲軸磨床數控無心磨床軋輥磨床其他機床進口數量（臺）工具磨床外圓磨床內圓磨床平面磨床金屬珩磨機床金屬研磨機床曲軸磨床數控無心磨床軋輥磨床平面磨床4%1%金屬珩磨機床金屬研磨機床曲軸磨床6%4%23%數控無心磨床軋輥磨床17