人形机器人之丝杠行业深度：行业现状、市场空间、产业链及相关企业深度梳理-250929（38页）.pdf

1、一、行业概况1、丝杠是将旋转运动转化为直线运动的部件，具备多种分类方式丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的传动部件。丝杠是一种将电机端旋转运动转化为直线运动的机械部件，广泛应用于具有直线运动功能的机器设备中。电机通过联轴器带动丝杠轴转动，丝杠轴上的螺母在螺旋形螺纹的驱动下实现直线往复运动，从而将电机的旋转力矩转化为设备运动所需要的直线方向的驱动力。与各种驱动方式相比，“滚珠/柱丝杠+旋转电机”的组合在定位精度、推力、速度等方面具备稳定性能，应用广泛。(divcenter)丝杠的原理示意图(/divcenter)根据摩擦特性和加工方式，丝杠有多种分类。根据摩擦特性可以分为3种：即滑动（梯形）丝杠

2、、滚动丝杠和静压丝杠，滚动丝杠又分为滚珠丝杠和滚柱丝杠。其中，梯形丝杠中无滚动体，靠滑动摩擦传递推力，传动效率较低；滚珠和滚柱丝杠具有钢球或螺杆型的滚动体，靠滚动摩擦传递推力，传动效率较高；静压丝杠为液体摩擦，适合于需要较高的进给推力以及具有频繁振动负载的场合。根据加工方式，丝杠加工方法可以分为有屑加工(切削成形)和无屑加工(塑性加工)这两种。有屑加工是指利用切削成形加工丝杠，主要包括磨削、车削、旋风铣削等；无屑加工是指利用金属塑性成型加工丝杠，主要包括冷挤压和冷轧。工业母机多采用滚珠丝杠，承载冲击更强的滚柱丝杠在人形机器人领域有望得到大规模应用。滚珠丝杠被广泛用作精密定位机构的部件，主要用于

3、机床、机器人、工厂自动化设备、半导体设备、工业机械、医疗设备等。人形机器人使用场景要求高承载、耐冲击等性能，行星滚柱丝杠有更大的接触面积、更大的直线速度、更小的振动和噪音，适合人形机器人的使用场景。2、梯形丝杠技术水平成熟，但精度较低梯形丝杠制造工艺较为简单，技术水平成熟，但产品精度及效率较低。其运动原理是利用螺旋副的转动运动，使螺旋副上的螺纹旋转，来实现线性运动。梯形丝杆上的螺纹与螺旋副上的螺纹咬合，当螺旋副旋转时，梯形丝杆就会沿着轴向运动，产生线性位移。梯形丝杠的加工工艺原本主要采用车削加工，工艺路线为:冷拔twoheadrightarrow滚花twoheadrightarrow车螺纹tw

4、oheadrightarrow校正twoheadrightarrow钻孔twoheadrightarrow切断twoheadrightarrow倒角，整体技术简单，工艺路线成熟，但效率较低、成本较高，且由于材料刚度低，车削、滚花时易变形，小号螺轮无法生产。目前多使用旋风铣削工艺代替车削工艺，将铣丝、滚花一次性完成，工艺路线变为冷拔twoheadrightarrow滚花、铣丝twoheadrightarrow校正twoheadrightarrow钻孔twoheadrightarrow切断twoheadrightarrow倒角，改进后减少了由切削力引起的振动，表面粗糙度也减小了。3、滚珠丝杠传动效

5、率高，技术壁垒仍待突破滚珠丝杠是滚动运动，传动效率高、精度高。滚珠丝杠由丝杆、螺母、滚珠、回珠器主要部件构成。当丝杠旋转时，滚珠在丝杆和螺母之间滚动，实现力的传递和直线运动。回珠器一般分为内循环式和外循环，内循环滚珠丝杠尺寸一般来说小于外循环滚珠丝杠，适合于空间比较紧凑的场景；同时其需要反向器固定相对来说比较牢靠、刚性好且不易损坏。而外循环滚珠丝杠适用于需要扛冲能力大、高负载丝杠的使用场景。滚珠丝杠工艺分为研磨与轧制，已国产化，但高精度产品技术仍待提升。滚珠丝杠加工核心在于滚道制作，螺母的螺纹采用研磨技术，而丝杆可采用研磨和轧制两种工艺。轧制是采用冷加工工艺模具制造，自动化程度高，适合大批量生

6、产，成本低，但精度偏低一般为C7级以上；而研磨工序长，从热处理、粗加工（车削）、到精磨（磨削），效率低，但精度高，一般为C7级以下，可达到C0级。4、行星滚柱丝杠应用于高精度、高承载领域行星滚柱丝杠具有螺纹传动和滚动螺旋传动的综合特征。其滚动体是含有螺纹的多个滚柱体，螺母或丝杠旋转运动通过滚柱的行星运动转换为直线运动。行星滚柱丝杠传动中特有的滚柱结构，使得滚柱与螺母(或滚柱与丝杠)之间无相对轴向位移，滚柱能够在丝杠和螺母形成的封闭空间内反复循环运动，依靠滚动/滑动摩擦实现运动和动力的传递。根据不同的结构设计，滚柱丝杠分为标准式、反向式、循环式、差动式、轴承环式。标准式行星滚柱丝杠主要应用于精密