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證
券
研
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報
告行業(yè)深度報告絲杠方法論如何看待齒輪和輪轂軸承廠商在絲杠賽道的競爭優(yōu)勢?投資評級:推薦
(
維持
)報告日期:
2024年07月30日投
資
要
點行星滾柱絲杠是人形機器人優(yōu)質(zhì)細(xì)分賽道,前景廣闊以特斯拉Optimus為例,單臺人形機器人需要14個行星滾柱絲杠,單價約2,000元/個,單臺價值量在2.8萬元以上。橫向?qū)Ρ葯C器人其他部件,行星滾柱絲杠占人形機器人價值量較高,盈利能力位居前列。主要原因在于絲杠、螺母和滾柱的加工精度決定絲杠整體傳動精度,高精度、傳動效率、壽命要求使得行星滾柱絲杠的螺紋加工工藝壁壘極高,精密行星滾柱絲杠市場被國外所壟斷,國產(chǎn)化率低。隨著未來磨削、硬車等工藝趨于成熟,行星滾柱絲杠制造成本有進(jìn)一步下探空間。行星滾柱絲杠壁壘有三,分別在于設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備壁壘一:行星滾柱絲杠副服役性能取決于其螺紋牙齒形及行星齒輪的設(shè)計,絲杠設(shè)計對廠商研發(fā)能力要求較高。行星滾柱絲杠副的傳動性能與絲杠-滾柱、滾柱-螺母間嚙合點位置及軸向間隙大小有關(guān),而嚙合點位置和軸向間隙大小取決于螺紋牙形。為加工出高精度、性能優(yōu)越的行星滾柱絲杠副,需要根據(jù)嚙合傳動原理并考慮絲杠副嚙合特性來設(shè)計出合理的螺紋副及齒輪副結(jié)構(gòu)參數(shù)。壁壘二:行星滾柱絲杠最大加工難點在于內(nèi)螺紋,目前高精度內(nèi)螺紋加工方式仍以磨削為主。在進(jìn)行反向式行星滾柱絲杠螺母這種大長徑比內(nèi)螺紋磨削時,砂輪磨桿呈細(xì)長懸臂狀態(tài),極易發(fā)生由砂輪磨桿弱剛度特性引起的顫振問題,嚴(yán)重影響加工精度和加工效率。大螺旋角磨削工件十分困難,對廠商加工技術(shù)、磨床要求很高,并且需要在專用磨床上進(jìn)行。壁壘三:絲杠加工需要專用設(shè)備,國外磨床進(jìn)口難度大、交付周期長。我國在高檔數(shù)控機床行業(yè)面臨“卡”的難題,數(shù)控磨床核心部件主要包括數(shù)控系統(tǒng)、主軸、絲桿、線軌等,目前國內(nèi)各核心部件技術(shù)距離國際水平存在一定差距。歐洲、日本是高端磨床主要產(chǎn)地,對中國采取出口限制措施。目前國產(chǎn)絲杠螺紋磨床精度已跟上,且設(shè)備價格較國外低很多,量產(chǎn)階段國產(chǎn)設(shè)備可滿足大規(guī)模磨床需求。誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效2投
資
要
點齒輪廠商的優(yōu)勢在于絲杠設(shè)計,軸承廠商優(yōu)勢在于內(nèi)螺紋磨削?
從絲杠設(shè)計角度看:齒輪設(shè)計的底層邏輯和絲杠相同。齒輪傳動的設(shè)計分齒形設(shè)計、
齒輪設(shè)計、
結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計。齒輪傳動的核心在輪齒,
輪齒有一定的形狀或者是由特殊的曲面構(gòu)成的,并且齒形設(shè)計的理論基礎(chǔ)是嚙合理論,這一點與絲杠基本相同。?
從內(nèi)螺紋加工角度來看:輪轂軸承單元生產(chǎn)過程同樣是將各個零部件加工集成的過程,其核心加工工藝與絲杠工藝類似。輪轂軸承中鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動影響最明顯,其次是套圈的加工質(zhì)量,最主要影響因素是鋼球和套圈的圓度、波紋度、表面粗糙度、表面磕碰傷等,輪轂軸承單元零部件質(zhì)量要求高。輪轂軸承單元的滾珠、內(nèi)圈、外圈、軸輪與絲杠、螺母所采用的車、磨加工工藝接近,精度和質(zhì)量要求均較高。?
從設(shè)備角度來看:齒輪廠商和軸承廠商均有車、銑、磨等工藝加工設(shè)備豐富使用經(jīng)驗。設(shè)備采購方面主要依靠廠商各自渠道,內(nèi)螺紋磨床是專用磨床,外采設(shè)備現(xiàn)階段以二手海外設(shè)備以及國產(chǎn)設(shè)備為主。投資機會汽車和人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈重疊部分較大,我們持續(xù)看好汽車行業(yè),維持“推薦”投資評級。伴隨著人形機器人產(chǎn)品趨于成熟,疊加端到端AI大模型賦能,人形機器人將成為“繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品”,行星滾柱絲杠作為“執(zhí)行側(cè)”的關(guān)鍵部件,憑借“高技術(shù)壁壘&趨勢顯著&降本路徑清晰”,將成為人形機器人賽道的重要細(xì)分投資賽道。軸承賽道相關(guān)標(biāo)的包括:雙林股份、五洲新春、斯菱股份;齒輪賽道建議關(guān)注標(biāo)的包括:夏廈精密、豐立智能,以及北特科技、貝斯特、新劍傳動等精密加工能力較強的廠商。誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效3重
點
關(guān)
注
公
司
及
盈
利
預(yù)
測2024-07-30EPSPE公司代碼名稱投資評級股價20230.202024E2025E0.9920232024E2025E11.82300100.SZ300580.SZ301368.SZ301550.SZ603009.SH603667.SH雙林股份貝斯特11.700.750.970.841.920.200.5358.5015.6014.1048.9921.3678.4827.51買入買入13.6841.2041.0215.5414.600.800.201.680.140.401.221.042.220.300.6717.10206.0024.4211.2139.5818.4551.3921.88豐立智能斯菱股份北特科技五洲新春未評級未評級未評級未評級111.0036.50資料:華鑫證券研究(未評級公司盈利預(yù)測取自wind一致預(yù)期)誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效4風(fēng)
險
提
示機器人市場風(fēng)險機器人量產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期原材料價格風(fēng)險絲杠原材料多采用高碳鉻軸承鋼,原材料價格上升會導(dǎo)致絲杠成本上升投產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期各個公司絲杠產(chǎn)能布局投產(chǎn)進(jìn)度可能不及預(yù)期地緣政治風(fēng)險絲杠屬于高精密產(chǎn)品,生產(chǎn)設(shè)備需要高精度螺紋磨床,國內(nèi)螺紋磨床的進(jìn)口可能受到外國政策限制誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效501
從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.1
絲杠、螺母和滾柱是行星滾柱絲杠傳動機構(gòu)的主要部件
行星滾柱絲杠是人形機器人線性關(guān)節(jié)模組核心部件行星滾柱絲杠(PRSM)是一種可將旋轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)化的機械傳動裝置,具有螺紋傳動和滾動螺旋傳動的綜合特征。行星滾柱絲杠中的滾動體是含有螺紋的多個滾柱體。螺母或絲杠旋轉(zhuǎn)運動通過滾柱的行星運動轉(zhuǎn)換為直線運動。行星滾柱絲杠傳動中特有的滾柱結(jié)構(gòu),使得滾柱與螺母(或滾柱與絲杠)之間無相對軸向位移,滾柱能夠在絲杠和螺母形成的封閉空間內(nèi)反復(fù)循環(huán)運動,依靠滾動/滑動摩擦實現(xiàn)運動和動力的傳遞。絲杠是線性關(guān)節(jié)中價值量占比最高的零部件。以特斯拉Optimus為代表,單個機器人絲杠數(shù)量:2*7=14個,目前Rollvis單個行星滾柱絲杠價格較高,約2000元/個,單個機器人絲杠價值量為14*0.2=2.8萬元。標(biāo)準(zhǔn)式行星滾柱絲杠傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式特斯拉Optimus采用線性執(zhí)行器每臺特斯拉Optimus包含14個絲杠絲杠內(nèi)齒圈螺母大臂:每邊1個小臂:每邊2個大腿:每邊2個小腿:每邊2個保持架直齒滾柱資料:SKF,柯浩《行星滾柱絲杠傳動精度分析與設(shè)計》,特斯拉AIday,工業(yè)機器人,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效71.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.1、絲杠、螺母和滾柱是行星滾柱絲杠傳動機構(gòu)的主要部件
絲杠、螺母和滾柱加工工藝決定行星滾柱絲杠精度精度是衡量行星滾柱絲杠的核心指標(biāo),絲杠、螺母和滾柱的螺距及同軸度誤差是影響絲杠精度關(guān)鍵因素。所有誤差因素與行程誤差均為正相關(guān),其敏感性指數(shù)從大到小依次為:絲杠螺距(2.8570)、滾柱螺距(1.0000)、螺母螺距(1.0000)、絲杠螺紋同軸度(0.9800)、螺母螺紋同軸度(0.4750)、滾柱螺紋同軸度(0.0585),滾柱同軸度敏感性指數(shù)小于0.1,可以忽略不計。絲杠、螺母和滾柱的加工精度決定絲杠整體傳動精度,從加工角度出發(fā),這三個部件是行星滾柱絲杠主要工藝壁壘所在。螺距誤差同軸度誤差行程誤差敏感性指數(shù)直方圖標(biāo)準(zhǔn)式行星滾柱絲杠傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式螺距誤差力形變誤差單向傳動誤差彈力形變誤差行星滾柱絲杠誤差同軸度誤差回程誤差資料:李凱《精密行星滾柱絲杠的傳動特性》,吳翰林《基于加工誤差敏感度與模糊層次分析法的行星滾柱絲杠公差匹配優(yōu)化方法》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效81.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.2、行星滾柱絲杠核心壁壘一:絲杠設(shè)計
滾柱絲杠設(shè)計難度大,需要豐富經(jīng)驗積累行星滾柱絲杠副服役性能取決于其螺紋牙齒形及行星齒輪的設(shè)計。行星滾柱絲杠副的傳動性能與絲杠-滾柱、滾柱-螺母間嚙合點位置及軸向間隙大小有關(guān),而嚙合點位置和軸向間隙大小取決于螺紋牙形。為加工出高精度、性能優(yōu)越的行星滾柱絲杠副,需要根據(jù)嚙合傳動原理并考慮絲杠副嚙合特性來設(shè)計出合理的螺紋副及齒輪副結(jié)構(gòu)參數(shù)。行星滾柱絲杠設(shè)計流程繁瑣,需要逐步改進(jìn)行星滾柱絲杠副齒形設(shè)計傳動效率實驗持續(xù)更新?lián)Q代建立零件的空間直角坐標(biāo)系和絲杠、滾柱及螺母螺紋牙的截面參數(shù)方程實驗臺安裝誤差加工誤差裝配誤差變形誤差求得絲杠、滾柱及螺母的螺旋曲面方程行星滾柱絲杠副的誤差分析絲杠-滾柱、螺母-滾柱間的軸向間隙表達(dá)式加工精度監(jiān)測設(shè)計絲杠、滾柱及螺母的螺紋牙結(jié)構(gòu)行星滾柱絲杠副磨削工藝齒輪加工工藝設(shè)計變位齒輪針對齒輪副參數(shù)設(shè)計的變形齒輪干涉和強度進(jìn)行校核行星滾柱絲杠副工藝設(shè)計資料:鄭偉《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效91.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.3、行星滾柱絲杠核心壁壘二:螺紋加工工藝
外螺紋現(xiàn)階段加工工藝包括硬車、磨削、滾軋、旋銑外螺紋加工工藝主要為硬車、磨削、滾軋、旋銑,其中磨削精度高,滾扎效率高,硬車和硬旋銑較均衡。行星滾柱絲杠依靠零件間的螺紋嚙合實現(xiàn)傳動功能,螺紋的加工精度將直接影響系統(tǒng)的傳動精度、使用壽命、與平穩(wěn)性,故優(yōu)化螺紋的加工技術(shù)是提升PRS整體性能的關(guān)鍵。PRS螺紋制造工藝方法主要為成型加工,例如目前應(yīng)用于絲杠副螺紋制造技術(shù)主要有硬車、磨削、滾軋成型和旋風(fēng)銑削技術(shù)。外螺紋加工工藝對比工藝項目對材料要求最高加工精度硬車磨削滾軋成型旋風(fēng)硬旋銑對精胚外圓的圓度、圓柱度、直度及硬化對精胚外圓尺寸、公差、圓度、圓柱度、直線度要求嚴(yán)格,對精胚外圓的圓度、圓柱度、直度及硬層深度,硬度的均勻性有要求無特殊要求材料塑性應(yīng)變能力、延伸率要求較高化層深度,硬度的均勻性有要求精度與硬銑類似P3級,P1級,PO級P3、P5導(dǎo)程誤差的波動小、線性好P3級導(dǎo)程誤差的波動小、線性好齒形精度及表面質(zhì)量粗糙度Ra=1.6μm砂輪品質(zhì)和使用壽命對其有直接影響Ra=0.4um,高速、漸近、低溫切削,表面Ra=0.5-0.8um,表面光滑、處于壓應(yīng)力狀態(tài)質(zhì)量優(yōu)于磨削適于長度1m、螺距6mm以下長徑比小的常用規(guī)格高精度絲杠螺紋的精加工整體大型超長絲杠,大鋼球重型BS,各類異適宜加工對象超細(xì)長、大導(dǎo)程、超大導(dǎo)程雙頭和多頭螺紋絲杠型螺桿濕切削,能耗、油耗、水耗干切削,省工序,能耗、油耗、水耗低于磨資源友好性環(huán)境友好性能耗低于磨削低耗無屑加工、材料利用率高達(dá)80%以上無油霧和粉塵,污染小均較高削污染小有磨粒金屬粉塵、油霧噪聲小,無油、少屑,污染小削通常采用高轉(zhuǎn)速、大切深,金屬切除效率是磨削加工的3倍多,低于硬銑生產(chǎn)效率與制造周期效率低、工序多、制造周期最長單機快速產(chǎn)出,庫存性供貨生產(chǎn)效率高于磨削低于冷滾軋硬車削生產(chǎn)制造成本是螺紋滾道硬磨削成本的1/3-1/2,是硬旋銑加工成本的1/3-1/4。螺紋磨床已國產(chǎn)化,生產(chǎn)工關(guān)鍵設(shè)備前期投入大,后期成本取決于軋輥壽命、研發(fā)制造關(guān)鍵設(shè)備前期投入大,后期成本取決于PCBN刀片壽命及刃磨的自主化能力裝備及制造成本量產(chǎn)序多、制造成本高能力調(diào)整對刀比較麻煩,適用一定批量的產(chǎn)品,
更換工件規(guī)格較容易,不受效率高于磨削。
生產(chǎn)批量限制標(biāo)準(zhǔn)化,系列化大批量生產(chǎn)調(diào)整對刀比較麻煩,適用一定批量的產(chǎn)品資料:王偉《大型螺紋旋風(fēng)硬銑削數(shù)值模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效101.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.3、行星滾柱絲杠核心壁壘二:螺紋加工工藝
磨削是內(nèi)螺紋目前唯一行之有效的加工方式內(nèi)螺紋加工難度大,目前高精度內(nèi)螺紋加工方式仍以磨削為主,磨削工藝效率低,精度高,對磨床設(shè)備要求高。未來看好內(nèi)螺紋加工工藝看好銑削,銑削加工效率較高,設(shè)備要求較低,但若加工深度較長效率會下降。內(nèi)螺紋加工工藝對比攻絲車削銑削磨削擠壓一般來說,為了磨削出具有精密牙型的螺紋,機床的磨輪安裝位置必須按螺紋的螺旋角傾斜變化,這就需要有一個旋轉(zhuǎn)軸,絕大多數(shù)通用磨床并不具備這一條件。一種連續(xù)切削工藝,工件材料由順序排列的切削刃依次切除,通過一次走刀即可獲得最終螺紋尺寸。在多軸機床或車床上,用可轉(zhuǎn)位刀片式或整體式小型鏜刀車削螺紋。通過轉(zhuǎn)移(而不是切削)工件材料,擠壓成形。介紹采用螺旋插補方式來切削內(nèi)螺紋和外螺紋。可以加工硬度低于HRC50的幾乎任何工件材料,一些刀具制造商提供的絲錐甚至可以加工硬度高達(dá)HRC65的工件材料。硬度要求可在硬度達(dá)HRC50的工件或高溫合金上車削螺紋適合加工硬度HRC
65以下的工件材料,具有極好的通用性通用性較好工件硬度應(yīng)限制在約HRC40以下加工尺寸范圍很寬,從小至0-80規(guī)格(切削直徑1.524mm)的螺紋到最大孔徑的螺紋都能加工。一般來說,螺紋銑刀適合加工的最佳孔深應(yīng)控制在大約2.5倍孔徑以內(nèi),
率。具有較好加工經(jīng)濟性的螺紋磨削內(nèi)徑尺寸單齒螺紋銑刀可以加工更深的螺孔,甚至在進(jìn)行大長徑比內(nèi)螺紋磨削時,砂輪磨桿呈細(xì)長懸臂狀態(tài),極易發(fā)生由砂輪磨桿弱剛度特性引起的顫振問題,嚴(yán)重影響加工精度和加工效加工尺寸范圍很寬,從最大直徑到小至6mm的螺孔都能加工。直徑6mm以下的螺孔需要用整體硬質(zhì)合金刀具加工,其可加工的最小孔徑可達(dá)1.25mm左右。采用硬質(zhì)合金刀柄的螺紋車刀可以加工深度為4-5倍孔徑的螺孔。螺孔直徑一般小于16mm,大于6.35mm;內(nèi)螺紋長度通常可達(dá)到其直徑的3倍以上。大小要求可以加工深度達(dá)4倍直徑的內(nèi)螺紋。通常為10-525mm。磨削深孔內(nèi)螺紋的經(jīng)驗法則是:磨輪軸的長度與直徑之比不超過7∶1??梢约庸ど疃冗_(dá)20倍孔徑的螺孔。加工效率對于深孔螺紋而言,絲錐的加工速度比單齒螺紋銑刀更快。使用多齒刀片可以減少完成螺紋加工所需的走刀次數(shù),適合大批量生產(chǎn)。與攻絲相比,銑削螺紋的加工周期通常更長一些磨輪可以通過重新修形加工不同形狀的螺紋而不必更換其他磨輪。-螺紋銑刀的耐用度是絲錐的十多倍甚至數(shù)十倍,而且在數(shù)控銑削螺紋過程中,對螺紋直徑尺寸的調(diào)整極為方便。過去10-15年生產(chǎn)的大部分?jǐn)?shù)控機床都具備螺紋銑削功能。但大螺旋角磨削工件十分困難,對加工技術(shù)、磨床要求很高,需要在專用磨床上進(jìn)行,磨床需要良好的剛性和熱穩(wěn)定性、較高的軸系運動精度、精確的閉環(huán)位置反饋以及溫度可控的精密主軸。擠壓攻絲與切削攻絲相比,要求機床具有更大的扭矩和功率對工件夾持穩(wěn)定性的要求更高,轉(zhuǎn)移工件材料所需的力比切削工件材料更大,擠壓攻絲對螺孔的鉆削精度要求也更高。既可以使用單齒刀片,也可以使用多齒刀片。多齒刀片的每個切削刃上都有多個刀齒,每一個后續(xù)刀齒都比前一個刀齒的切削深度更大。絲錐按照螺紋的大徑、小徑和中徑尺寸專門生產(chǎn),絲錐必須在一次走刀的同時完成粗、精加工。設(shè)備要求在加工硬度較低、粘性較大、易產(chǎn)生長條形切屑的工件材料切屑控制是大問題,絲錐容易折斷導(dǎo)致工件報廢。螺紋銑削可用于加硬度較高的材料;不受螺紋結(jié)構(gòu)(外螺紋
/內(nèi)螺紋)和旋向(左旋
/右旋)的限制;同一螺距的螺紋銑刀可加工不同直徑的螺紋與切削而成的螺紋相比,擠壓成形螺紋的強度更高,因為擠壓絲錐是通過壓縮(而不是剪切)工件材料的晶粒結(jié)構(gòu)來形成螺紋。對于經(jīng)熱處理后的高硬度螺紋面或硬脆材料螺紋面的高精度加工,磨削是目前唯一行之有效的加工方式。加工尺寸范圍很寬,高硬度材料對加工刀具要求高。特點資料:《內(nèi)螺紋精密磨削加工技術(shù)綜述》李帥,《大導(dǎo)程滾珠絲杠副螺母成型磨削加工建模與仿真》范東風(fēng),《新能源汽車電動機軸內(nèi)花鍵加工工藝與檢測分析》羅應(yīng)濤,
《淺談在數(shù)控加工中心上的內(nèi)螺紋加工》孫浩,
《滾珠絲杠滾道硬車加工技術(shù)研究》張廣明,數(shù)控編程社區(qū),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效111.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.4、行星滾柱絲杠核心壁壘三:磨床等先進(jìn)加工設(shè)備
國內(nèi)高端磨床面臨“卡”問題,國外進(jìn)口難度大我國在高檔數(shù)控機床行業(yè)面臨“卡”的難題。數(shù)控磨床核心部件主要包括數(shù)控系統(tǒng)、主軸、絲桿、線軌等,目前國內(nèi)各核心部件技術(shù)距離國際水平存在一定差距,國內(nèi)機床廠商為提高機床精度和穩(wěn)定性,提高產(chǎn)品競爭力,核心部件以國際品牌為主,國產(chǎn)化率較低,對國際品牌部件依存度較高,特別是高檔數(shù)控機床配套的數(shù)控系統(tǒng)基本為發(fā)那科、西門子等境外廠商所壟斷。國外磨床產(chǎn)品國內(nèi)磨床產(chǎn)品資料:KELLENBERGER
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Matrix
Machine,Mitsui
Seiki,日發(fā)精機,壓縮機技術(shù),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效121.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.4、行星滾柱絲杠核心壁壘三:磨床等先進(jìn)加工設(shè)備
國內(nèi)絲杠螺紋磨床精度已跟上,核心數(shù)控系統(tǒng)仍采用國外產(chǎn)品歐洲、日本是高端磨床主要產(chǎn)地,對中國采取出口限制措施。2023年4月DMG的每臺機床都配備RMS(機床搬遷安保)裝置,出售給中國的所有機床都需要增加位置傳感器,日本發(fā)那科高端五軸數(shù)控系統(tǒng)對華禁售。數(shù)控系統(tǒng)是螺紋磨床提高精度的關(guān)鍵,但目前高檔數(shù)控機床配套的數(shù)控系統(tǒng)由發(fā)那科、西門子等境外廠商所壟斷。采用國外數(shù)控系統(tǒng)前提下,國產(chǎn)磨床加工精度已達(dá)P1及以上精度。?
上海機床廠SK7420型數(shù)控絲杠磨床:可磨削P1級甚至更高精度的滾珠絲杠。適合于磨削三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋、圓弧滾珠絲杠以及其他螺紋齒形的外螺紋,可實現(xiàn)P1級精度滾珠絲杠的磨削。統(tǒng)采用西門子840D控制系統(tǒng),可控制六軸三聯(lián)動。?
漢江機床SK7405數(shù)控絲杠磨床:可磨削P2精度絲杠,采用西門子828D數(shù)控系統(tǒng),實現(xiàn)三軸二聯(lián)動,配置螺紋自動對刀裝置,滿足批量加工要求;配置金剛滾輪修整器,實現(xiàn)砂輪自動成型修整??刹捎枚嗑€或單線磨削技術(shù),實現(xiàn)絲杠高效磨削同時可實現(xiàn)絲杠高精密磨削。上海機床廠SK7420型數(shù)控絲杠磨床參數(shù)漢江機床SK7405數(shù)控絲杠磨床參數(shù)資料:肖建軍《高精度滾珠絲杠磨床的設(shè)計與開發(fā)》,漢江機床官網(wǎng),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效131.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.5、絲杠、螺母和滾柱加工流程拆解
絲杠加工工藝流程繁瑣一般來說,精度要求越高,時效處理次數(shù)越多,加工過程越繁瑣。硬度要求高的絲杠(HRC56以上)必須進(jìn)行淬火處理,淬火可以有效地保證絲杠的機械性能、硬度和穩(wěn)定性。淬火工藝的絲杠需要多次回火以及冰冷處理以消除應(yīng)力。預(yù)備熱處理階段選擇調(diào)質(zhì)處理,主要是淬火和高溫回火,校直時應(yīng)注意避免反復(fù)壓校。絲杠受到粗車的影響會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,因此需通過高溫失效來去除內(nèi)應(yīng)力,且絲杠經(jīng)過高溫處理后,需檢測其圓跳動,若圓跳動不符合標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)重新校直和時效處理。絲杠通過磨削加工后會產(chǎn)生應(yīng)力甚至表面產(chǎn)生裂紋,因此需對絲杠進(jìn)行低溫時效處理。絲杠加工工藝流程絲杠毛坯預(yù)備熱處理校直加工端面及中心孔粗車高溫時效并檢驗銑研中心孔粗磨感應(yīng)淬火并檢驗探傷粗磨半精車半精磨加工端面及修中心孔低溫時效并檢驗時效處理并檢驗研中心孔入庫精磨并全面檢驗研中心孔磨端部螺紋銑鍵槽資料:鄭偉《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》,日發(fā)精機,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效141.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.5、絲杠、螺母和滾柱加工流程拆解
螺母加工難度最大螺母結(jié)構(gòu)尺寸小且內(nèi)部空間非常有限,加工難度大大提高。最常用的滾珠螺母內(nèi)軌道的法截形為雙圓弧,工藝路線為:下料→鍛造成型→粗車外圓→外圓磨削→鉆孔→車90°的V型螺旋槽→內(nèi)軌道滲碳或高頻淬火→磨削內(nèi)軌道。在生產(chǎn)過程中由于車削后磨削余量大,易產(chǎn)生干涉。加工螺紋時,一般需要經(jīng)過幾次切削才能達(dá)到加工要求,此時要注意每次切削時進(jìn)刀點要一致,即每次要保證從螺紋螺旋線的起點切入,否則就會損壞已切好的螺紋溝槽,造成通常所說的亂扣現(xiàn)象。在內(nèi)滾道的螺紋車削粗加工和磨削精加工過程之間存在著一個二次裝夾的問題,當(dāng)工件因為熱處理或精磨等工序安排進(jìn)行二次裝夾后,便不能再以上次加工時的刀具位置作為加工基準(zhǔn)。所以為了避免“亂扣”導(dǎo)致的螺紋失效,有必要針對螺紋溝槽進(jìn)行對刀操作,對刀是工件加工中的最重要的操作內(nèi)容,其準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度,同時對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。螺母工藝流程螺母毛坯預(yù)備熱處理粗車高溫時效并檢驗半精車銑螺紋時效處理并檢驗探傷粗磨滲碳淬火并檢驗粗磨半精磨低溫時效并檢驗精磨并全面檢驗入庫資料:鄭偉《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》,日發(fā)精機,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效151.從設(shè)計、內(nèi)螺紋加工和生產(chǎn)設(shè)備,看行星滾柱絲杠的核心壁壘1.5、絲杠、螺母和滾柱加工流程拆解
滾柱加工流程與絲杠相似滾柱與絲杠加工工藝類似,但后半部分有直齒需要滾刀加工。與滾珠絲杠傳動相比,其滾動體是含有螺紋的多個滾柱體而非滾珠,滾柱是具有相同牙型角的單頭螺紋,其牙型輪廓通常加工成球面,目的是提高承載能力、降低摩擦、提高效率。相較于滾珠絲杠滾,珠絲杠具有更大的接觸面積,滾柱絲杠的壽命提高了十倍,載荷可提高三至五倍,相同載荷積可縮小1/3,更加適用于人形機器人未來泛化的應(yīng)用場景。直齒是滾柱體上特有的構(gòu)造。目前國內(nèi)較常見的直齒錐齒輪的加工方法有如下幾種:刨齒、成形銑刀銑齒、雙刀盤銑齒、圓拉法銑齒等等,這幾種加工精度大都停留在GB11365的7-8級,而且目前不具備直齒錐齒輪的硬齒面磨削,對于精度等級要求更高的直齒錐齒輪加工能力不足。滾柱工藝流程滾柱毛坯研中心孔預(yù)備熱處理校直加工端面及中心孔滾齒粗車高溫時效并檢驗表面氮化并檢驗粗磨銑半精車加工端面及修中心孔粗磨探傷入庫時效處理并檢驗精磨并全面檢驗研中心孔研中心孔半精磨低溫時效并檢驗銑鍵槽磨端部螺紋資料:鄭偉《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效1602
齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.1、復(fù)盤國內(nèi)外一流絲杠廠商發(fā)展歷史,精密金屬機加工能力是進(jìn)軍絲杠賽道的必要條件GSA、
Ewellix、
Rollvis、
Rexroth等國外企業(yè)代表滾柱絲杠制造一流水平。目前生產(chǎn)滾柱絲杠并參與市場競爭的廠家主要有:GSA(瑞士)、Ewellix(瑞典)、Rollvis(瑞士)、Rexroth(德國)、CMC(美國)、南京工藝(中國)、濟寧博特(中國)、優(yōu)仕特(中國臺灣)。除這些品牌外,還有
Moog(美國)、PowerJacks(英國)也有生產(chǎn)滾柱絲杠的能力,但產(chǎn)品不外銷,主要用于自身生產(chǎn)的電動缸等產(chǎn)品使用。全球絲杠市場主要參與者廠商工藝研磨尺寸齊全主要應(yīng)用場景軍事和工業(yè)簡介GSA公司成立于1982年,總部位于瑞士伯爾尼,目前是全球最大的行星滾柱絲杠專業(yè)制造廠家,產(chǎn)品推廣商標(biāo)為“GSASwiss”。與
Rollvis
公司類似,GSA的絲杠尺寸系列較全,可以向市場提供直徑范圍從5mm至245mm,導(dǎo)程范圍從0.5mm至50mm的產(chǎn)品系列。GSA行星滾柱絲杠公司為德國舍弗勒集團的供應(yīng)商。產(chǎn)品主要銷售到航空航天、軍工設(shè)備以及鋼鐵冶金等行業(yè)中,也在嘗試開發(fā)一般工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。GSARollvis
公司成立于1970年,總部位于瑞士日內(nèi)瓦,是專業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)滾柱絲杠的
廠家,產(chǎn)品推廣商標(biāo)為“RollvisSwiss”。其向市場推出的產(chǎn)品系列較為齊全,可以提供直徑范圍從5mm至245mm,導(dǎo)程范圍從0.1mm至50mm的幾乎全系列研磨級高精度產(chǎn)品。Rollvis
的產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空航天、軍工設(shè)備、鋼鐵冶金等領(lǐng)域,近年來也面向普通工業(yè)應(yīng)用如電動缸等提供批量化供貨。2016年,Rollvis被瑞士GSA公司并購。Rollvis研磨軋制齊全軍事和工業(yè)工業(yè)公司和品牌隸屬于博世力士樂集團,是一家主要生產(chǎn)液壓系統(tǒng)、減速機、電
控技術(shù)以及機電一體化產(chǎn)品的大型工業(yè)品公司。在線性傳動技術(shù)領(lǐng)域,Rexroth
提供直線導(dǎo)軌、滾珠和滾柱絲杠、電動缸和直線運動模組等產(chǎn)品,其滾柱絲杠產(chǎn)品是在近10年內(nèi)推出的新產(chǎn)品,采用軋制成型技術(shù)以滿足追求更高經(jīng)濟性的客戶需求,但在有高精度和高壽命要求的場景下無法使用產(chǎn)品主要銷售到一般工業(yè)領(lǐng)域中,尤其在注塑機和伺服壓力機械等應(yīng)用中業(yè)務(wù)成長速度快。Rexroth較齊全法國Transrol公司1968年被SKF集團收購,2018年被歐洲Triton集團收購,2019年更名為EWELLIX,2022年又再次被舍弗勒收購。公司總部位于瑞典哥德堡,全球范圍內(nèi)擁有8家工廠及1200名員工,2021年實現(xiàn)滾柱絲杠收入在3億人民幣。公司的核心業(yè)務(wù)是設(shè)計、生產(chǎn)和銷售直線傳動類零部件產(chǎn)品,包括直線導(dǎo)向類(成型導(dǎo)軌、精密導(dǎo)軌、直線軸承)、滾珠和滾柱絲杠、電動推桿和升降柱、高性能電動缸以及直線模組等。產(chǎn)品主要應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、自動化生產(chǎn)線、非道路機械以及其他通用設(shè)備行業(yè)。研磨/軋制Ewellix齊全工業(yè)資料:《E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究》王有雪,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效182、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.1、復(fù)盤國內(nèi)外一流絲杠廠商發(fā)展歷史,精密金屬機加工能力是進(jìn)軍絲杠賽道的必要條件通過對南京工藝、濟寧博特以及國外頂尖絲杠廠商發(fā)展歷史分析,我們發(fā)現(xiàn)絲杠廠商往往在早期具備精密金屬零部件的加工能力,有較為豐富的機加工經(jīng)驗,螺紋產(chǎn)品加工工藝方面有深厚積累。南京工藝濟寧博特外國廠商1952年9月,南京工藝裝備制造廠創(chuàng)20世紀(jì)
年代,被指定為機床廠60廠商歷史起家建,其前身是南京市技工學(xué)校做配套,后又?jǐn)U展為為機床維修·1932年,Linus
Ziegler
獲得專利并購買了六臺生產(chǎn)絲錐和螺紋仿形的機器配套GSA1964年2月,開始生產(chǎn)組合夾具、粉末冶金、高壓緊固件、機床絲杠和滾珠絲杠等產(chǎn)品。·1951年,購買第一臺螺紋磨床
SIP20世紀(jì)
70
年代末,產(chǎn)品品種由C616車床絲杠發(fā)展到機床三杠、花鍵軸、機床主軸等。·1939
年創(chuàng)建精密公司CENTURlON(圓柱和螺紋加工)。·1970
年CENTURlON創(chuàng)建了ROLLVIS
公司,專門生產(chǎn)行星滾柱絲杠。Rollvis1983年,集中主要精力發(fā)展?jié)L珠絲杠產(chǎn)品,直線滾動導(dǎo)軌、滾動花鍵、滾動導(dǎo)套等產(chǎn)品也陸續(xù)開發(fā)試制成功·1795-1964從鑄鐵技術(shù)到液壓解決方案從鍛鐵技術(shù)到鑄鐵鑄造,力士樂于1950年代進(jìn)入液壓市場?!?965-1995從液壓制造商到多技術(shù)供應(yīng)商公司通過增加電氣驅(qū)動與控制、軸向柱塞泵和馬達(dá)、線性傳動和裝配技術(shù)產(chǎn)品家族,發(fā)展成為工業(yè)和行走機械液壓的全系列解決方案供應(yīng)商。20世紀(jì)80年代末,公司決定新上Rexroth滾珠絲杠副項目20世紀(jì)末,工廠又開發(fā)了新的產(chǎn)品系列陸續(xù)研制了數(shù)控雕刻機、數(shù)控水射流切割機等數(shù)控設(shè)備產(chǎn)品。21世紀(jì)初,先后成功開發(fā)了行星滾柱絲杠副、重載滾珠絲杠副、高速機械主軸、電主軸等新產(chǎn)品1946年成立,1949年制造出第一根行星滾柱絲杠??缮a(chǎn)G3精密軋制絲杠用于刀具及工件的精確定位,精密軋制絲杠的交貨期僅為2個月。2008年,引進(jìn)德國公司高速硬體旋銑機床及硬體材料旋銑這一國際一流的加工技術(shù)。Ewellix資料:《在艱苦創(chuàng)業(yè)中不斷發(fā)展壯大——慶祝南京工藝裝備制造廠創(chuàng)建50周年》張建平,《中國新型工業(yè)化道路的光榮與夢想》,各公司官網(wǎng),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效192、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.2、齒輪在加工和設(shè)計方面與行星滾柱絲杠邏輯相通
磨齒效率低、精度高,加工方式和絲杠磨削相近磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。磨齒能加工淬硬齒輪,糾正齒輪預(yù)加工產(chǎn)生的各項誤差,消除熱處理變形,提高齒輪加工精度。當(dāng)今磨齒工藝的狀況是:對中小規(guī)格齒輪一般采用蝸桿砂輪磨齒,部分采用成形砂輪磨齒。
對大規(guī)格齒輪一般采用成形磨齒方法。提高磨齒效率主要從兩方面著手,
一是采用CNC,二是采用新型磨削材料
CBN。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN2級,但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN3~4級,效率高,適用于中、小模數(shù)齒輪磨齒,但砂輪修正較為復(fù)雜。磨齒的主要問題是效率低、成本高,尤其是大尺寸的齒輪。齒輪各部件加工過程原材料檢驗包裝鍛坯調(diào)質(zhì)/正火精車粗滾去毛刺熱處理清洗檢驗?zāi)X/精滾精鏜孔拋丸齒輪磨削加工過程齒輪滾刀加工過程資料:夏廈股份招股說明書,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效202、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.2、齒輪在加工和設(shè)計方面與行星滾柱絲杠邏輯相通
齒輪和絲杠設(shè)計理念都屬于嚙合理論齒輪設(shè)計的底層邏輯和絲杠相同。齒輪傳動的設(shè)計分齒形設(shè)計、
齒輪設(shè)計、
結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計。齒輪傳動的核心在輪齒,
輪齒有一定的形狀或者是由特殊的曲面構(gòu)成的。
齒形設(shè)計的理論基礎(chǔ)是嚙合理論,這一點與絲杠基本相同。齒輪/條齒形和絲杠牙形相似齒輪齒形絲杠和滾柱牙型齒輪嚙合原理和絲杠嚙合原理相似資料:楊潔
齒輪雙面嚙合測量中測量力引入輪齒變形計算方法與流程,馮虎田《滾珠絲杠副動力學(xué)設(shè)計與基礎(chǔ)》,機械時代網(wǎng),Ewellix,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效212、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.3、輪轂軸承加工工藝和要求與絲杠螺母殊途同歸
輪轂軸承同樣采取磨加工,高精度輪轂軸承需要三遍磨削加工為保證產(chǎn)品加工精度,第三代輪轂軸承采用三遍磨削加工循環(huán):初磨循環(huán)→細(xì)磨循環(huán)→終磨循環(huán)。第三代輪轂含有多達(dá)9個零件的雙列角接觸球軸承,外圈是雙溝道,帶有安裝法蘭盤,外徑有多個臺階。內(nèi)圈由內(nèi)軸圈和內(nèi)圈組成,內(nèi)軸圈帶有安裝法蘭盤。在初磨循環(huán)后附加回火,穩(wěn)定材料組織,減少磨削應(yīng)力產(chǎn)生的變形。由于結(jié)構(gòu)特殊,內(nèi)外圈的磨加工在外徑表面、內(nèi)徑表面、溝道表面、軸臺階外徑得加工留量上進(jìn)行了增大。工藝安排初磨循環(huán)后返車工加工內(nèi)圈軸端處螺紋,法蘭盤以及法蘭盤上的安裝孔、定位孔,減小熱處理變形影響。同時避免因磨削留量大可能引起的燒傷、裂紋等缺陷。第三代輪轂軸承外圈內(nèi)外圈磨加工要求明細(xì)外圈磨加工工藝內(nèi)圈磨加工工藝輪轂軸承磨削過程外徑表面、內(nèi)徑表面留量增大兩小級,溝道表面中頻感應(yīng)淬火變形存在不確定性,留量也適當(dāng)增大磨削加工留量調(diào)整軸臺階外徑都比正常工藝留量標(biāo)準(zhǔn)增加0.1mm第三代輪轂軸承內(nèi)圈初磨循環(huán)后返車工加工部位法蘭盤以及法蘭盤上的安裝孔、定
軸端處螺紋及法蘭盤、法位孔
蘭盤上的安裝孔兩端面尺寸公差在0.02mm以內(nèi),
法蘭盤B面外徑圓度要控平行差要求在0.002mm以內(nèi),法蘭盤A面對端面的平行差要求控制在0.003mm以內(nèi)制在0.001mm以內(nèi),法蘭盤
A面、F面平面度控制在0.003mm以內(nèi)精度要求資料:賈峰一《第三代輪轂軸承磨加工工藝》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效222、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.3、輪轂軸承加工工藝和要求與絲杠螺母殊途同歸
輪轂軸承結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求與絲杠螺母相近第三代輪轂軸承結(jié)構(gòu)更為緊湊復(fù)雜,工藝編制和加工具有許多難點。針對第三代輪轂軸承的結(jié)構(gòu)特點,有以下加工難點:①熱處理難度大:第三代輪轂軸承材料采用50Mn,溝道表面中頻感應(yīng)淬火,套圈其他部位不進(jìn)行熱處理。因該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊,表面淬火將引起法蘭盤以及法蘭盤上的安裝孔、定位孔的變形。②檢測難度大:外圈溝道位置的檢測,產(chǎn)品圖要求以法蘭盤A面為基準(zhǔn)控制一溝道位置,在產(chǎn)品加工過程此尺寸無法直接檢測。③磨削難度高:內(nèi)軸圈長度長,軸一端面直徑與另一端面法蘭盤外徑尺寸差100
mm以上。因此法蘭盤端面及內(nèi)軸圈端面、外徑表面磨削加工困難。從結(jié)構(gòu)上來看,輪轂軸承單元所需部件和絲杠螺母有較多部分重合。第三代輪轂軸承單元輪轂軸承磨削工藝與絲杠加工工藝難度對比輪轂軸承磨削工藝絲杠加工工藝溝道表面需要中頻感應(yīng)淬火,因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊,表面淬火將引起法蘭盤以及法蘭盤上的安裝孔、定位孔的
反向式行星滾柱絲杠螺母較長,一般磨變形;內(nèi)軸圈長度長,軸一端面直徑與另一端面法蘭
床難以加工,磨桿伸進(jìn)去加工容易發(fā)生盤外徑尺寸差100mm以上。因此法蘭盤端面及內(nèi)軸
震顫導(dǎo)致工件報廢圈端面、外徑表面磨削加工困難。結(jié)構(gòu)難度滾珠絲杠整體式螺母精度
輪轂軸承精度等級可達(dá)到P4級,為保證產(chǎn)品加工精要求
度,采用三遍磨削加工循環(huán)較高精度絲杠要求一般在C5及以上輪轂軸承既承受軸向載荷又承受徑向載荷,是一個非常重要的安全性零部件,在表面硬度、光滑度、使用壽命方面均有較高的要求。品質(zhì)要求滾柱絲杠載荷大,傳動系數(shù)要求高,材質(zhì)硬度高,耐用性和壽命方面要求較高資料:賈峰一《第三代輪轂軸承磨加工工藝》,昆山五角星軸承有限公司,瓦房店科工局,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效232、齒輪和輪轂軸承廠商進(jìn)軍絲杠賽道的優(yōu)勢何在?2.3、輪轂軸承加工工藝和要求與絲杠螺母類似輪轂軸承單元生產(chǎn)過程同樣是將各個零部件加工集成的過程,其核心加工工藝與絲杠工藝非常類似。輪轂軸承中鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動影響最明顯,其次是套圈的加工質(zhì)量,最主要影響因素是鋼球和套圈的圓度、波紋度、表面粗糙度、表面磕碰傷等,輪轂軸承單元零部件質(zhì)量要求高。從整個工藝流程看,輪轂軸承單元的滾珠、內(nèi)圈、外圈、軸輪與絲杠、螺母所采用的車、磨加工工藝接近,精度和質(zhì)量要求均較高。輪轂軸承單元各部件加工過程內(nèi)圈外圈軸輪熱處理熱處理熱處理磨加工精車超精磨孔加工孔加工探傷磨加工磨加工零件測量超精磨探傷探傷零件測量零件測量精車超精磨行星滾柱絲杠各部件加工過程絲杠、滾柱毛坯螺母毛坯熱處理檢驗入庫熱處理粗車半精車粗磨半精磨精磨檢驗入庫資料:光洋股份定增說明書,鄭偉《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效2403
國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理?3、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.1、工藝&設(shè)備同源性促使齒輪、輪轂軸承廠商蜂擁入局絲杠/滾柱/螺母加工的核心邏輯都是對高硬度材料表面進(jìn)行精密的連續(xù)性加工,這一點與齒輪、輪轂軸承等精密部件具備工藝&設(shè)備上的同源性。與行星滾柱絲杠具有相似加工工藝且擁有相關(guān)設(shè)備的零部件廠商,如輪轂軸承、齒輪等廠商,紛紛進(jìn)軍絲杠賽道。與行星滾柱絲杠具有相似加工工藝的零部件減速機小模數(shù)齒輪HDM中的絲杠機床主軸/電機軸蝸桿/渦輪絲杠/滾柱加工方式類似于:花鍵、外螺紋、外溝道、外圓等相同的邏輯在于:對高硬度材料表面進(jìn)行精密、連續(xù)性加工鎖緊螺帽精密軸承輪轂軸承單元螺母加工方式類似于:內(nèi)花鍵、內(nèi)螺紋、內(nèi)溝道、內(nèi)圓等資料:華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效263、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.1、工藝&設(shè)備同源性促使齒輪、輪轂軸承廠商蜂擁入局相關(guān)公司主要機加設(shè)備一覽公司北特科技公司加工設(shè)備數(shù)控車床無心磨床淬火/回火機床銑床深孔鉆床數(shù)控機床全自動矯直機拉拔機公司加工設(shè)備喜基亞磨床數(shù)控滾齒機數(shù)控車床熱處理生產(chǎn)線齒輪檢測儀公司夏廈精密公司加工設(shè)備精密數(shù)控車床立式精密數(shù)控滾齒機臥式精密數(shù)控滾齒機精密數(shù)控磨床公司新劍傳動公司加工設(shè)備數(shù)控刀塔車銑機床津上325數(shù)控機床鉆銑自動復(fù)合機床四/六工位自動攻牙機行星滾柱絲杠智能化在線檢測組裝線錐齒輪加工設(shè)備圓柱齒輪加工設(shè)備齒輪研磨及清洗設(shè)備精密機械件加工設(shè)備公共及環(huán)保設(shè)備信息化設(shè)備豐立智能加工設(shè)備加工設(shè)備加工中心加工設(shè)備數(shù)控外圓磨床數(shù)控精密機床德國CNC10米高速硬體旋銑螺紋加工機床外法蘭溝道磨床內(nèi)圈滾道磨床內(nèi)圈擋邊磨床內(nèi)圈內(nèi)徑磨床外溝磨床可控氣氛熱處理自動生產(chǎn)線全自動滾子探傷機數(shù)控磨床超精機外觀、尺寸自動檢測機檢測儀數(shù)控銑床高速切削加工機INDEX車銑復(fù)合加工中心10米數(shù)控外圓磨10米激光絲杠(副)行程測量儀5米數(shù)控螺紋磨床深孔鉆床數(shù)控臥式車床(普)全自動輪轂軸承內(nèi)外法蘭磨床數(shù)控軸承外圓雙溝磨床內(nèi)圈磨加工生產(chǎn)線10米CNC中頻淬火機床6米高精度數(shù)控打孔專機德國EFD數(shù)控導(dǎo)軌小變形壓淬機床內(nèi)溝磨床斯菱股份五洲新春雙林股份南京工藝配電設(shè)備數(shù)控車床超精機高速鐓鍛機加工中心數(shù)控軸承外圈雙溝磨床日本岡本4米數(shù)控導(dǎo)軌磨床6米數(shù)控精密平面磨床圓錐軸承內(nèi)圈磨削自動線數(shù)控全自動輪轂軸承單元外法蘭溝道磨床德國BLOHM公司數(shù)控滑塊磨床小內(nèi)圈磨加工自動線日本岡本6米數(shù)控導(dǎo)軌磨床數(shù)控淬火設(shè)備滾動直線導(dǎo)軌副綜合測量機資料:各公司官網(wǎng),各公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效273、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.2、新劍傳動——研發(fā)經(jīng)驗深厚,行星滾柱絲杠產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)深耕機械傳動技術(shù),行星滾柱絲杠產(chǎn)品已應(yīng)用于人形機器人。新劍傳動主營業(yè)務(wù)是為半導(dǎo)體通訊、計算機、電子、汽車、工程機械、人機協(xié)作及服務(wù)機器人等行業(yè)提供蝸輪、蝸桿傳動部件和精密零部件產(chǎn)品。目前公司絲杠產(chǎn)品汽車領(lǐng)域客戶包括吉利、理想、、一汽等;機器人合作伙伴包括小米、小鵬、智元機器人、科沃斯機器人等。新劍傳動產(chǎn)品矩陣機器人行業(yè)產(chǎn)品汽車行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品資料:公司官網(wǎng),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效283、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.2、新劍傳動——研發(fā)經(jīng)驗深厚,行星滾柱絲杠產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)2022年,新劍傳動的營業(yè)收入1.8億元,歸母凈利0.2億元。2021年,新劍傳動的營業(yè)收入較2020年的1.5億元略有下降,同比-9.7%。2022年,公司營收達(dá)到1.8億元,同比+39.8%,主要得益于新產(chǎn)品行星滾柱絲杠系列的批量生產(chǎn)和HDM系列產(chǎn)品銷售的增加。由于新產(chǎn)品的增量和量產(chǎn)帶來的營業(yè)收入增長,公司歸母凈利潤達(dá)到1745萬元,同比大幅+232.9%。新劍傳動主營業(yè)務(wù)包括CNC車磨軸產(chǎn)線、HDM、行星滾柱絲杠電動缸等。CNC車磨軸產(chǎn)線系列作為傳統(tǒng)精密零部件,2022年營業(yè)收入達(dá)到1億元,同比+6.9%。HDM產(chǎn)線系列憑借自主知識產(chǎn)權(quán)和自動化流水線裝配,銷售收入達(dá)到0.4億元,同比大幅+106.2%。滾軋成型蝸桿齒輪產(chǎn)線系列是公司研發(fā)重點,營業(yè)收入為0.1億元,同比-3.5%。行星滾柱絲杠電動缸產(chǎn)線系列作為公司最新研發(fā)的產(chǎn)品,成功實現(xiàn)批量化生產(chǎn),并在汽車行業(yè)得到應(yīng)用,銷售收入為0.2億元,同比+100%。2020-2022年新劍傳動營收及盈利情況(億元,%)2022年新劍傳動分業(yè)務(wù)營收(億元)行星滾柱絲杠電動缸產(chǎn)線系列其他產(chǎn)品,0.062.01.81.61.41.21.00.80.60.40.20.050.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%產(chǎn)品,0.2滾軋成型蝸桿齒輪產(chǎn)線系列產(chǎn)品,0.1CNC車磨軸產(chǎn)線系列產(chǎn)品,1.0-10.0%-20.0%HDM產(chǎn)線系列產(chǎn)品,0.4202020212022營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)資料:wind,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效293、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.3、北特科技——絲杠產(chǎn)線已安裝調(diào)試完成,具備全工序生產(chǎn)能力北特科技專注汽車零部件研發(fā)與制造。其子公司北特零部件、長春北特和天津北特專注汽車轉(zhuǎn)向器零部件與減震器零部件的生產(chǎn)。北特科技的核心產(chǎn)品包括轉(zhuǎn)向器齒條和減震器活塞桿,覆蓋了80多種車型的轉(zhuǎn)向器零部件和110多種車型的減震器活塞桿,客戶包括一汽大眾、上海大眾等國內(nèi)主流整車制造企業(yè)。此外,公司的主要產(chǎn)品,包括轉(zhuǎn)向器齒條、齒輪、輸入軸、閥套以及減震器活塞桿等,均通過國際質(zhì)量管理體系認(rèn)證。北特科技產(chǎn)品矩陣減振產(chǎn)品轉(zhuǎn)向產(chǎn)品精密汽車零部件資料:北特科技官網(wǎng),華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效303、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.3、北特科技——絲杠產(chǎn)線已安裝調(diào)試完成,具備全工序生產(chǎn)能力2021-2023年北特科技的營業(yè)收入穩(wěn)步上升,歸母凈利率較為穩(wěn)定。2021年,北特科技的營業(yè)收入為17.4億元,同比+18.2%,歸母凈利潤大幅增長,同比+114.7%。2022商用車市場低迷,對空調(diào)壓縮機業(yè)有所沖擊,公司營業(yè)收入下降至17.1億元,同比-1.9%,歸母凈利潤顯著下滑,同比-29.4%。2023年,得益于營收增加和成本控制措施,公司營業(yè)收入恢復(fù)至18.8億元,同比+10.3%,歸母凈利潤0.5億元,同比+10.7%。北特科技主營業(yè)務(wù)為底盤零部件業(yè)務(wù)、鋁合金輕量化業(yè)務(wù)、空調(diào)壓縮機及集成熱管理業(yè)務(wù)三大板塊。2023年,公司底盤零部件業(yè)務(wù)營收12.9億元,同比+7.0%;鋁合金輕量化業(yè)務(wù)營收入1.3億元,同比+182.1%;空調(diào)壓縮機業(yè)務(wù)隨著商用車市場的回暖實現(xiàn)了4.4億元營收,同比+3.7%。2020-2024Q1年北特科技營收及盈利情況(億元,%)2023年北特科技分業(yè)務(wù)營收(億元)空調(diào)壓縮機業(yè)20.015.010.05.030.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%務(wù),4.4鋁合金輕量化業(yè)務(wù),1.30.0%底盤零部件業(yè)務(wù),12.90.0-5.0%20202021202220232024Q1營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)資料:wind
,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效313、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.4、豐立智能——小模數(shù)齒輪龍頭廠商,減速器產(chǎn)品已應(yīng)用于機器人豐立智能專注小模數(shù)齒輪及精密機械件研發(fā),子公司眾昊智能專注電動工具及智能家居領(lǐng)域的高端零部件制造。公司在精密零部件加工領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢,在車削制造方面能夠?qū)崿F(xiàn)微米級公差零件的大批量生產(chǎn),在傳統(tǒng)的鋼齒輪、齒輪箱及零部件領(lǐng)域深耕細(xì)作,成功研發(fā)并生產(chǎn)了粉末冶金制品、氣動工具等多樣化的精密機械產(chǎn)品。公司齒輪產(chǎn)品主要采用的是的切削加工技術(shù)。硬齒面切削使齒輪的制造精度和效率穩(wěn)定提高,還能降低齒輪傳動的噪聲,同時也掌握銑齒、滾齒、磨齒等核心精密制造工序。豐立智能產(chǎn)品矩陣行星架扳手座扳手頭錐齒輪圓柱齒輪鋼齒輪齒輪箱及零部件輸出軸精密機械件棘輪扳手頭氣缸套粉末冶齒輪金制品資料:豐立智能招股書,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效323、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.4、豐立智能——小模數(shù)齒輪龍頭廠商,減速器產(chǎn)品已應(yīng)用于機器人2023年公司受齒輪和精密減速器業(yè)務(wù)拖累,歸母凈利大幅下降。2021年由于市場需求擴張和公司業(yè)務(wù)擴展,主營業(yè)務(wù)鋼齒輪業(yè)務(wù)增長39.64%,總營收也出現(xiàn)較大漲幅。2022年營收出現(xiàn)下降主要原因是三大主營業(yè)務(wù)營收都呈現(xiàn)不同幅度減少。2023年公司實現(xiàn)合并營業(yè)收入4.29億元,同比增加
0.12%,維持相對穩(wěn)定狀態(tài)。2023年公司實現(xiàn)歸母凈利潤
0.24億元,比上年同期減少46.3%,凈利潤下降的主要原因為傳統(tǒng)毛利較高產(chǎn)品收入占比有所下降,新項目、新產(chǎn)品生產(chǎn)前期的大量投入增加成本支出。公司營業(yè)收入主要為齒輪、氣動工具及零部件、精密減速器及零部件三大板塊,同時布局諧波減速器。2023年齒輪業(yè)務(wù)實現(xiàn)營收1.98億元,同比減少13.05%。氣動工具及零部件業(yè)務(wù)實現(xiàn)營收1.19億元,同比上升29.76%。公司在小模數(shù)齒輪的核心業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上,不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈延伸。2020-2024Q1年豐立智能營收及盈利情況(億元,%)年豐立智能分業(yè)務(wù)營收(億元)20236.060.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%其他,0.055.04.03.02.01.00.0精密減速器及零部件,1.07齒輪,1.98-10.0%-20.0%-30.0%20202021202220232024Q1氣動工具及零部件,1.19營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)資料:wind
,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效333、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.5、夏廈精密——布局機器人減速機以及車用絲杠夏廈精密專注于高精度齒輪與機加工零件制造,服務(wù)于多元化高端應(yīng)用領(lǐng)域。專業(yè)生產(chǎn)各種齒輪、齒軸、蝸輪蝸桿及其他機加工零件,齒輪模數(shù)0.4-2.5,精度可以達(dá)到DIN6級、JIS3級、GB4級。公司在齒輪加工制造和高精度加工領(lǐng)域具有專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢,擁有自動化生產(chǎn)線的高效柔性加工能力,以“精密加工為特長、產(chǎn)業(yè)鏈整合為支撐、技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動”作為發(fā)展理念。公司的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電動工具、燃油汽車、新能源汽車、機器人、智能家居、醫(yī)療器械、安防等多個領(lǐng)域。夏廈精密產(chǎn)品矩陣減速機滾刀裝備汽車配件電動工具資料:夏廈精密招股書,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效343、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.5、夏廈精密——布局機器人減速機以及車用絲桿2021-2023年夏廈精密的營業(yè)收入和歸母凈利率整體處于穩(wěn)健的態(tài)勢。公司的營業(yè)收入從2020年的低點逐漸上升,到2021年達(dá)到最高點5.4億元,然后維持穩(wěn)定。公司的歸母凈利率一直維持在10%-20%的區(qū)間內(nèi)。2023年,公司實現(xiàn)了5.3億元的營業(yè)總收入,同比+2.0%,歸母凈利潤為0.7億元,同比-18.4%。公司前期開拓的新汽車項目落地逐步放量,帶動公司齒輪業(yè)務(wù)2023年同比+34.3%。2023年,夏廈精密的營業(yè)收入主要于汽車齒輪、減速機及其配件和電動工具齒輪,這三種產(chǎn)品合計占公司總營業(yè)收入的89.3%。其中,汽車齒輪的營業(yè)收入占比最高,達(dá)到3.2億元,同比+34.3%,主要得益于新項目落地和產(chǎn)能提升。而減速機及其配件、電動工具齒輪、刀具和設(shè)備以及其他齒輪和產(chǎn)品的營業(yè)收入占比均有所下降,主要受到主要客戶產(chǎn)品更新?lián)Q代和終端需求下降的影響。2023年夏廈精密分業(yè)務(wù)營收(億元)2020-2024Q1年夏廈精密營收及盈利情況(億元,%)6.05.04.03.02.01.00.060.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%其他,0.2其他齒輪,0.2刀具和設(shè)備,0.3電動工具齒輪,1.0汽車齒輪,3.2-10.0%20202021202220232024Q1減速機及其配件,0.6營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)資料:wind
,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效353、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.6、貝斯特——子公司高精度絲杠產(chǎn)品已送檢專注精密零部件研發(fā),設(shè)立子公司宇華精機布局滾動功能部件。貝斯特深耕精密零部件和智能裝備及工裝產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,具備精密零部件加工領(lǐng)域形成的技術(shù)優(yōu)勢及自動化生產(chǎn)線的柔性加工能力。公司充分發(fā)揮“精密加工為特長、鑄造產(chǎn)業(yè)為支撐、智能裝備為驅(qū)動”的產(chǎn)業(yè)聯(lián)動發(fā)展的核心競爭優(yōu)勢,高舉高打全面布局直線滾動功能部件,導(dǎo)入“工業(yè)母機”新賽道。公司具備車削制造-微米級公差零件的大批量的生產(chǎn)能力,高精度加工方面有深厚沉淀。2022年,子公司宇華精機成立,承載高端裝備核心滾動功能部件項目,主要包括高精度滾珠絲杠副、高精度滾動導(dǎo)軌副等產(chǎn)品制造。貝斯特精密零部件和智能裝備產(chǎn)品貝斯特子公司宇華精機相關(guān)絲杠產(chǎn)品資料:貝斯特官網(wǎng),貝斯特公眾號,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效363、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.6、貝斯特——子公司高精度絲杠產(chǎn)品已送檢公司營收保持穩(wěn)定增長,渦輪增壓器零部件業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢穩(wěn)健。2023年,公司實現(xiàn)營業(yè)收入13.43億元,同比上升22.42%,主要系汽車零部件和智能裝備及工裝兩大主營業(yè)務(wù)營業(yè)收入的增加。其中,汽車零部件實現(xiàn)營收12.03億元,占總營收的89.58%,同比增長19.54%。公司主營業(yè)務(wù)產(chǎn)品中的渦輪增壓器零部件實現(xiàn)10.14億元的營收,2021-2023年復(fù)合增長率達(dá)到13.95%。公司開啟三梯次發(fā)展新格局,子公司完成高精度滾珠絲杠副、直線導(dǎo)軌副等產(chǎn)品的首臺套下線。公司綜合競爭能力處于細(xì)分行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。2023年智能裝備及工裝業(yè)務(wù)發(fā)展迅速,實現(xiàn)營收0.94億元,同比增加77.76%。2020-2024Q1年貝斯特營收及盈利情況(億元,%)2023年貝斯特分業(yè)務(wù)營收(億元)智能裝備及工裝,0.9416.025.0%20.0%15.0%10.0%5.0%其他,0.2414.012.010.08.0其他零部件,0.226.04.02.00.00.0%20202021202220232024Q1營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)汽車零部件,12.03資料:wind
,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效373、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.7、斯菱股份——計劃開發(fā)諧波減速器、執(zhí)行器模組、絲杠三類產(chǎn)品斯菱股份專注汽車軸承制造,擁有全面產(chǎn)品線和先進(jìn)智造系統(tǒng),創(chuàng)新開發(fā)智能輔助駕駛適用軸承。公司擁有6000余種產(chǎn)品型號,主要產(chǎn)品可分為輪轂軸承單元、輪轂軸承、離合器、漲緊輪及惰輪軸承和圓錐軸承等
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個系列。公司建立了包括車加工、熱處理、磨加工、裝配等軸承加工全產(chǎn)業(yè)鏈的先進(jìn)智造系統(tǒng),已成功開發(fā)出輕量化、高密封性、低摩阻軸承產(chǎn)品以及含智能芯片、適用于自動泊車和智能輔助駕駛的軸承產(chǎn)品。2024年6月,公司計劃逐步開發(fā)和量產(chǎn)諧波減速器、執(zhí)行器模組、絲杠三大類產(chǎn)品。斯菱股份產(chǎn)品矩陣制動系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)非汽車軸承資料:斯菱股份招股書,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效383、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.7、斯菱股份——計劃開發(fā)諧波減速器、執(zhí)行器模組、絲杠三類產(chǎn)品2021-2023年斯菱股份的營業(yè)收入穩(wěn)健,歸母凈利率穩(wěn)步上升。公司的營業(yè)收入從2020年的5.3億元上升至2022年的最高點7.5億元,隨后略有下降。公司的歸母凈利率則從2020年的7.8%逐步上升至2023年的20.6%。2023年,公司營業(yè)收入為7.4億元,同比-1.5%,歸母凈利潤為1.5億元,同比+21.5%。制動系統(tǒng)類軸承是斯菱股份占比最大的業(yè)務(wù)。2023年公司營業(yè)收入主要于制動系統(tǒng)類軸承和傳動系統(tǒng)類軸承。其中制動系統(tǒng)類軸承的營業(yè)收入占比最高,高達(dá)76.87%,具體收入為5.7億元,同比+2.65%。傳動系統(tǒng)類軸承的營業(yè)收入占公司總收入的12.87%,約為1億元,同比-21.03%。2020-2024Q1年斯菱股份營收及盈利情況(億元,%)2023年斯菱股份分業(yè)務(wù)營收(億元)非汽車類軸承,0.1其他業(yè)務(wù)收入,0.18.07.06.05.04.03.02.01.00.080.0%70.0%60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%動力系統(tǒng)類軸承,0.6傳動系統(tǒng)類軸承,1.0-10.0%制動系統(tǒng)類軸承,5.720202021202220232024Q1營收(左軸)營收yoy(右軸)歸母凈利率(右軸)資料:wind
,公司公告,華鑫證券研究誠信、專業(yè)、穩(wěn)健、高效393、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局,潛在絲杠廠商全梳理3.8、五洲新春——熱處理經(jīng)驗豐富,絲杠產(chǎn)品已經(jīng)送樣五洲新春專業(yè)軸承套圈與成品軸承的制造,子公司布局滾動功能部件領(lǐng)域。公司的產(chǎn)品包括軸承套圈和成品軸承二大類,其中套圈分為汽車軸承套圈、非汽車軸承套圈兩大類;成品軸承分為精密汽車軸承、精密電機軸承、其他軸承三大類。五洲新春公司還致力于精密零部件的創(chuàng)新與制造。公司秉承“技術(shù)領(lǐng)先、品質(zhì)卓越、客戶至上”的經(jīng)營理念,設(shè)立子公司,如森春機械、富日泰等,深化在滾動功能部件領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局。目前,公司成功開發(fā)出滾珠絲杠、行星滾柱絲杠等組件及零部件,擁有從鍛件、機加工、熱處理、硬車及各類磨削加工、裝配和測試開發(fā)能力,公司絲杠產(chǎn)品包括梯形絲杠、滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。五洲新春
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