丝杠行业深度研究报告-价值量与壁垒较高-国内企业纷纷

投资评级:看好(上调) 最近12月市场表现 机械设备 沪深300 3% -1% -5% -9% -14% -18% 分析师佘炜超 SAC证书编号：S0160522080002 shewc@ctsec.com 分析师刘俊奇 SAC证书编号：S0160523060002 liujq@ctsec.com 联系人孟欣 mengxin@ctsec.com 相关报告 1.《机器人行业深度报告》2023-07-12 2.《光伏铜电镀产业化进程渐行渐近，值得期待》2023-06-02 3.《流程工业研究报告》2023-05-27 证券研究报告 价值量与壁垒较高，国内企业纷纷布局 核心观点 丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转换的精密传动元件。丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。常见的丝杠产品包括滑动丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠等。滚珠丝杠在数控机床有大量应用，其精度高，传动效率高。行星滚柱丝杠是最新一代的精密传动装置，具备高转速、高载荷、高刚度、体积小、噪音小等优点。滚珠丝杠是目前应用最广泛的丝杠产品，其主要下游应用包括数控机床、机器人与生产线、航空航天/军工、汽车、3C消费电子等领域。 行业持续增长，外资占据高端市场。根据ZionResearchMarket数据，2022年全球滚珠丝杠市场规模约为230.5亿美元。我国2022年滚珠丝杠及滚动直线导轨市场容量约为145亿元，随着制造业自动化水平持续提升，我们认为我国丝杠市场将持续增长。目前日本和欧洲滚珠丝杆企业占据全球约70%的市场份额，CR5约占市场份额46%，2021年我国行星滚柱丝杠市场供应量排名前四的厂家分别是Rollvis（瑞士）、GSA（瑞士）、Ewellix（瑞典）、Rexroth（德国），市占率分别为26%、26%、14%，12%，外资企业占据高端市场。 人形机器人或打开丝杠广阔市场，国内企业纷纷布局。按照丝杠（未考虑滑动丝杠和反转式行星滚柱丝杠的配比问题）单价2000元，单个机器人使用14个计算，总价值量约2.8万元，按照1000万台机器人销量计算，丝杠的市场规模高达2800亿元，远超丝杠现有市场规模，或将成为最大下游应用。业内比较知名的企业包括汉江机床（秦川机床子公司）、南京工艺、山东博特精工、广东凯特精密机械、西安华欧、鼎智科技、新剑传动等，同时也有较多新进企业，包括恒立液压、贝斯特、长盛轴承、恒而达、汇川技术、五洲新春等。 投资建议：丝杠导轨副是自动化设备中常见的传动装置，数控机床中的滚珠丝杠国产化率较低，是目前国家重点推动发展的细分市场，具有较好的发展前景。在人形机器人即将量产的背景下，丝杠行业有望快速发展，建议关注具备或者即将具备高端丝杠导轨制造能力的企业，重点公司包括恒立液压、贝斯特、长盛轴承、恒而达、汇川技术、五洲新春、江苏雷利（鼎智科技）、秦川机床等。 风险提示：特斯拉人形机器人量产进展不及预期，国产化替代进展不及预期，制造业景气度恢复低于预期，丝杠等核心部件大幅降价。 请阅读最后一页的重要声明！ 表1：重点公司投资评级: 代码 公司 总市值 （亿元） 收盘价 （07.27） EPS（元） PE 投资评级 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 601100 恒立液压 894.33 66.70 1.79 2.02 2.41 35.28 33.02 27.68 增持 300580 贝斯特 69.70 21.70 1.14 0.83 1.07 16.27 26.14 20.28 增持 300718 长盛轴承 57.62 19.28 0.34 0.79 1.01 67.15 24.3 19.0 未覆盖 300124 汇川技术 1,826.64 68.60 1.64 1.98 2.57 42.38 34.65 26.69 增持 603667 五洲新春 47.25 14.39 0.48 0.72 1.02 27.73 20.1 14.1 未覆盖 300660 江苏雷利 93.93 29.63 0.99 1.11 1.46 23.57 26.7 20.3 未覆盖 000837 秦川机床 131.18 12.99 0.31 0.33 0.43 31.43 40.0 29.9 未覆盖 数据来源：wind，财通证券研究所（未覆盖公司预测数据来自wind一致预期） 内容目录 1丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转换的精密传动元件5 1.1滚珠丝杠传动效率最高，行星滚柱丝杠综合性能较强5 1.2行星滚柱丝杠在标准式基础上衍生的四种类型比较7 2行业持续增长，外资占据高端市场8 2.1国内外市场规模持续增长，国内供需缺口持续扩大8 2.2欧日占据主导地位，国内企业仍有较大竞争力发展空间11 3人形机器人或打开丝杠广阔市场，国内企业纷纷布局21 3.1人形机器人有望成为丝杠最大下游21 3.2国内主要丝杠导轨企业介绍22 4投资建议26 5风险提示26 图表目录 图1.滚珠丝杠三部分结构5 图2.滚珠丝杠的内部结构示意图5 图3.行星滚柱丝杠结构图6 图4.2021年国内滚珠丝杠下游应用需求排行9 图5.2014-2022年中国滚珠丝杠国内产需情况11 图6.2014-2022年中国滚柱丝杠产需缺口情况11 图7.2021年全球滚柱丝杠企业在中国市场的份额情况12 图8.2019-2022年舍弗勒营业收入情况13 图9.2019-2022年舍弗勒归母净利润情况13 图10.2019-2022年SKF集团营业收入情况14 图11.2019-2022年SKF集团归母净利润情况14 图12.2022年SKF营业收入下游分布情况15 图13.2018-2022年NSK精密机械及零部件销售额情况17 图14.2018-2022年NSK归母净利润情况17 图15.THK全球生产销售网络18 图16.2019-2022年HIWIN营业收入情况20 图17.2019-2022年HIWIN归母净利润情况20 图18.特斯拉机器人的执行器结构21 图19.特斯拉线性执行器可承受半吨的钢琴重量21 图20.鼎智科技线性执行器产品23 表1.滑动丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠性能对比6 表2.行星滚珠丝杠技术壁垒7 表3.行星滚柱丝杠四种衍生类型主要特点与应用场景8 表4.我国“十四五”期间制造业相关政策文件及内容10 表5.滚珠丝杠发展历程简介11 表6.Ewellix及GSA滚柱丝杠产品矩阵13 表7.NSK滚珠丝杠产品矩阵16 表8.THK滚珠丝杠产品矩阵18 表9.HIWIN滚珠丝杠产品矩阵19 1丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转换的精密传动元件 1.1滚珠丝杠传动效率最高，行星滚柱丝杠综合性能较强 丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。常见的丝杠产品包括滑动丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠等。滑动丝杠是最普通的丝杠机械，产生滑动摩擦，其结构简单，制造方便，在机床上应用广泛；滚珠丝杠适用于精密传动，产生点接触滚动摩擦，与滑动丝杠相比摩擦力小、传动效率高、精度高，但其制造工艺较复杂，成本较高；行星滚柱丝杠是最新一代的精密传动装置，由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈、行星架等组成，产生线接触滚动摩擦，标准式行星滚珠丝杠传动原理为：配套动力电机带动丝杠旋转，通过啮合行星滚柱，将电机的旋转运动转换成螺母的直线往复运动。 滚珠丝杠，又名滚珠丝杠副，是工业精密机械中常用的传动元件，其主要结构包括滚珠丝杠、滚珠螺母、滚珠三部分。滚珠丝杠轴为螺母运动的导向轴，其表面具有螺纹，滚珠在螺纹内运动。螺母由预压片、反向器、防尘器等组成，是直线运动的移动体，带动滚珠循环机制；其端部密封件用于封装润滑零件、防止异物进入。滚珠是利用低摩擦系数维持整个零部件运转的媒介，存在外循环、内循环两种循环方式。 滚珠丝杠的核心传动原理是将旋转运动转化为直线运动，化滑动摩擦为滚动摩擦。当丝杠相对螺母旋转时，丝杠的旋转面通过滚珠的循环滚动推动螺母轴向移动，化旋转为线性；滚珠的滚动使得丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦，化滑动为滚动，大大提升传动效率。 图1.滚珠丝杠三部分结构图2.滚珠丝杠的内部结构示意图 其他 预紧元件 润滑剂 密封件 其他部分 间隔滚珠 滚珠循环装 支承轴颈 负荷滚珠 滚珠螺母体 螺纹部分 滚珠 滚珠螺母 滚珠丝杠 滚珠丝杠副 资料来源：华经产业研究院，财通证券研究所资料来源：金属加工公众号，财通证券研究所 行星滚柱丝杠属于新一代螺纹丝杠的高精尖分支，综合性能强且应用前景广阔。行星滚柱丝杠通过啮合滚柱产生线接触滚动摩擦，大幅增加丝杠传动过程的接触面和受力面，与以往用于精密传动的滚珠丝杠相比，在传动效率损失不大的前提下，又同时具备了高转速、高载荷、高刚度、高范围导程以及更小体积、更低噪音、更方便维护拆卸等特点。目前已经在航空航天、武器装备、核动力等全球高精尖领域运用，同时在机床、汽车ABS系统、石油化工等民用场景下也存在广泛的应用需求。 图3.行星滚柱丝杠结构图 数据来源：爱采购官网,财通证券研究所 表1.滑动丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠性能对比滑动丝杠滚珠丝杠滚柱丝杠 传动效率 低，仅26%-24% 高，可达92%-98%，可显著节较高，摩擦力较小时可达90% 能 转速慢，滑动摩擦发热严重，较快，点接触滚动摩擦热效应快，线接触滚动摩擦热效应小且承载 一般转速不超过3000RPS小，额定转速在3000-5000RPS力强，转速可达6000RPS 导程精度 低，品质参差不齐 较高，受滚珠直径限制，常为高，可通过调整螺纹头数等因素使导 毫米级的滚珠丝杠程达到更小的微米级 使用寿命短，滑动摩擦对元器件的长，滚动摩擦损伤小，保持清 很长，是滚珠丝杠的10倍以上，荷 损伤大 洁、润滑即可 载运动可达1000万次以上 微进给 难以实现，滑动运动存在可实现，滚珠运动的启动力矩 爬行现象 小 可实现，滚柱运动的启动力矩小 自锁性有，与导程角大小和工作 面粗糙度有关 无，需加装制动装置无，需加装制动装置 国产化率充分达60%以上仍处于起步阶段 数据来源：斯科勒自动化官网，ROLLVISCatalogue2019，道臣自动化设备有限公司官网，新剑公司官网，邓琦《行星滚柱丝杠电动缸应用现状》（2017）， 财通证券研究所 表2.行星滚珠丝杠技术壁垒采用的钢材特性差异大，特种合金调质钢成为高端市场材料端的技术壁垒。国内标准行星滚 材料端 柱丝杠材料绝大部分采用马氏体不锈钢，满足一般性强度、硬度和耐磨性要求，但高硬度与抗腐蚀度难以同时达成；而国外厂商以合金调制钢为原材料，具备较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，以及良好的低温冲击韧性。 制造精度要求高，研磨法的螺纹切割和冷轧法的退火工艺为加工难点。丝杠轴的加工技术分为研磨和冷轧两种。研磨法是先用车刀加工出滚道形状，之后采用磨床磨削至尺寸和精度要 加工端求。由于热处理后丝杠硬度高，该方法的难点在于螺纹的切割，报废率高将影响整体生产进度。冷轧法是直接在冷轧时将滚珠丝杠挤压成型，再加工丝杠两端即可。由于需要先退火再 加工，因此存在加工效率低、退火后丝杠变形及开裂等问题，严重影响磨削程序。另外，中心孔的确定、钢珠的大小和硬度也会对精度造成影响。 服务端 制造精密程度高，故障类型复杂，配套的装配、检修服务需及时到位。滚珠丝杠传动系统在 机器中的使用非常频繁，其出现定位精度下降、轴承磨损、噪音过大等故障时需要及时修复。然而，滚珠丝杠制造精密程度高、加工技术难度大，非专业人士很难正确地判断故障原因并完成维护。这要求滚珠丝杠厂家提供可靠的装配、售后服务，并逐渐积累信用形成品牌效应。当前我国高端滚珠丝杠以进口为主，中低端滚珠丝杠有大量本土厂家，产品性能和售后服务共同决定了哪些厂家可享有更高的市场份额。 资料来源：天誉科技公司官网，山东理工精密机械有限公司官网，天津龙创恒盛实业有限公司官方公众号，ROLL