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。
一、丝杠的种类
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、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。
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。
二、丝杠用在哪里？
机器人关节执行器结构呈现多样化特点。目前机器人有多种品牌、多种形态，关节执行器的选择也呈现多样化，整体分为线性执行器和旋转执行器两种，其中只有线性执行器需要用到丝杠。
Tesla 人形机器人共有 14 个线性执行器。根据 2022 年特斯拉 AI 日，新版本的 Tesla Bot 依然拥有 40 个机电执行器——手臂 8 个、躯干 8 个、手部 12 个、腿部 12 个；其中采用线性执行器的有 14 个，分别为腕部、踝部的俯仰（pitch）、偏航（yaw）角，髋部、肘部、膝部的俯仰（pitch）角，主要为受力要求较大的部位。
Optimus Gen-3 灵巧手预计有 22 个自由度。2024 年 10 月 11 日，特斯拉在 We Robot 会议结束后展示第三代灵巧手模型。根据展示视频，该灵巧手共有 22 个自由度，其中灵巧手的食指、中指、无名指分别具有 4 个自由度，拇指以及小指分别具有 5 个自由度。
Optimus Gen-3 灵巧手运动系统预计主要包括线性执行器模块和腱绳模块。.灵巧手是机器人最重要的末端执行器，微型丝杠成长可期。
三、丝杠的市场空间多大？
人形机器人有望给行星滚柱丝杠市场空间带来几何级增长，在人形机器人大规模应用前，行星滚柱丝杠市场规模较小，下游应用较窄。行星滚柱丝杠因具有高精度、 高承载、高效率特点，当前主要应用于望远镜、医疗器械、航空航天等行业。受限于制造工艺难度高，生产设备、市场需求有限，市场规模远低于滚珠丝杠；根据 Persistence Market Research 的统计数据，2022 年滚柱丝杠全球市场规模接近 2.85 亿美元，2023 年约 3 亿美元，行业约呈现 5-10%左右的年化增长。
丝杠约占人形机器人价值量的 19%。三大执行器（线性执行器、旋转执行器、灵巧手）占人形机器人主要零部件价值量的 73%，主要由丝杠、无框力矩电机、减速器、力传感器、空心杯电机及轴承构成。丝杠为其中的核心零部件之一，约占人形机器人价值量的 19%。
丝杠已形成较为完整的产业链。随着行业潜在规模不断扩大，众多企业投身丝杠产业，加上长期深耕企业以及强势外企，丝杠已经形成以上游加工设备、刀具、材料，中游丝杠产品，下游行业应用为代表的产业链。
四、丝杠的重点企业
1、贝斯特
无锡贝斯特精机股份有限公司成立于1997年，公司成立之初开始从事摩托车发动机制造领域的工装夹具；2001年，公司紧握我国汽车工业发展机遇，开始供应涡轮壳、扩压盘等汽车零部件；2002年开始从事飞机机舱零部件等精密零部件制造。2019年，公司通过合资方式控股易通轻量化，开始新能源汽车领域布局。2022年，公司设立全资子公司宇华精机，开始全面布局直线滚动功能部件，产品包括滚珠丝杠副、滚柱丝杠副、滚动导轨副等，并切入“工业母机”新赛道。
涡轮增压器零部件是公司基石产业，公司涡轮增压器产品客户稳定，涡轮增压器产品主要包括中间壳、叶轮及压气机壳等，价值量可达涡轮增压器成本30%以上，客户结构稳定，包含涡轮增压器国际四巨头博格华纳、盖瑞特、IHI、三菱重工等。新能源领域，公司自2019年起通过并购+投资快速切入新能源汽车赛道，客户涵盖部分涡轮增压器客户以及特斯拉、博世中国等新客户，产品包括轻量化结构件以及氢燃料车空压机核心零部件等。
2022年1月，公司设立全资子公司宇华精机，并依托在工装夹具、智能装备以及工业自动化集成领域积累的技术优势，全面进军直线运动部件市场，产品涵盖高精度滚珠/滚柱丝杠副、高精度滚动导轨副、灵巧手丝杠等，并导入工业母机、人形机器人、汽车传动等新赛道。
公司生产的滚珠丝杠副最高精度可达C0级，直线导轨副最高精度可达UP级；滚珠丝杠副、直线导轨等产品已成功应用于国内知名机床商的部分型号机床；自主研发的行星滚柱丝杠已于 2023 年顺利出样。
2、秦川机床
秦川机床工具集团有限公司成立于 1995 年，公司立足于机床工具整机业务，是中国机床工具行业品类最多、精密复杂程度最高、产业链最完整的企业之一，在齿轮加工机床、加工中心、车削中心、螺纹磨床、复杂刀具等领域处于国内第一梯队。
公司力求满足高端需求，截至 2023 年 4 月，公司磨齿机国内市占率第一、螺纹磨床国内市占率第一、车铣类加工中心具备向中高端扩张的能力且已在半导体靶材加工领域实现大批量应用。
公司加快五轴机床布局，助力高档机床国产替代。秦川的五轴加工中心主要有： 高档五轴车铣复合加工中心、高档立卧五轴加工中心，在中大规格领域具有很强的市场竞争力。2021 年，公司完成了 GVM2032 高速五轴龙门加工中心、MC40U 高速立式五轴加工中心、QVTM120五轴立式车铣复合加工中心、SAJO12000 五轴卧式加工中心等 7项主机产品和 QG012 摇篮式数控回转工作台、QG013 卧式加工中心通用摆动头、卧式加工中心主轴等关键零部件研发。
2022 年，公司通过非公开增发募集资金不超过 12.3 亿元，用于秦川集团高档工业母机创新基地项目（一期）、新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目等。其中，与丝杠相关的项目在汉江机床开展，总投资 2 亿元，建设滚珠丝杠、滚珠（柱）导轨副等。
公司在 2024 年披露，子公司汉江机床拥有该类产品的研发、制造基础，现已逐步开始小批量生产，并进行了应用验证。子公司汉江机床可以生产 2 级、3 级精度的滚珠丝杠、直线导轨，目前已实现量产并对外销售。 汉江机床丝杠产品由 P1 级提升到 P0 级，精度水平达到国际先进水平；导轨产品精度由 2 级提升到 1 级，精度水平达到国内先进水平。此系列导轨有较高的精度保持性，完全可以满足中高档数控机床的要求，实现了在新能源汽车领域制造装备滚动功能部件和精密螺杆副的国产化推广应用，有利于未来产品市场的开拓。
3、浙海德曼
公司为高端精密数控车床专家。浙海德曼深耕数控机床 30 年，潜心打造高端产品体系，目前，公司已实现主轴、刀塔、尾座三大核心部件自主制造，已取得相关技术专利，并同时自主开发海德曼数控系统，推动国产替代新趋势。
公司研发的T65、T55系列高精密数控车床，主轴端部跳动精度达到0.5微米以内，能够满足人形机器人零部件（如减速器齿轮、行星丝杠螺母等）的微米级加工需求，实现“以车代磨”工艺，替代传统磨床。已向绿的谐波、中大力德、双环传动、五洲新春等减速器及丝杠头部供应商批量供货，并进入特斯拉Tier 1厂商验证阶段。
注意：
文中提到的公司均为长期逻辑！
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