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Q: 四杠的制造流程是怎样的?
A: 四杠的制造流程相当漫长。其中金属切削环节包含粗车、精车、粗磨、精 磨等一系列流程。在这个过程中,还会穿插热处理、检测检验等环节。从制造角度看,4-1一般可分为定位级相对高端一点的4杠和传动级相对低端一点的4杠。对于低端4杠,由于要求较低,可通过类似轧制的挤压成型方式来制造。但对于那些对精度、寿命有较高要求的4杠,通常会采用磨削的方式。因为若采用轧制工艺进行挤压,会导致四杠金属密度发生变化,且密度不均匀,这会对四杠的机械性能造成极大破坏,所以磨削大概率会是未来主流的技术路线。
Q: 磨削路线存在哪些难点?
A: 磨削路线存在诸多难点。其一,磨削加工是利用砂轮将材料表面慢慢刮掉,与铣削或车削相比,这个过程发热量更大。一方面,热量会传回砂轮和机床,对机床性能产生一定影响;另一方面,热量传导到四杠上,会使四杠在加工过程中出现热形变。这就要求无论是机床制造商还是使用者,都需要具备智能能耗系统,以更好地平衡因误差带来的影响。其二,四杠加工中难度较大的是复杂曲面加工,尤其是内、外螺纹的加工。以外螺纹加工为例,从四杠轴外通过砂轮进行切削,若要加工曲面,相比于传统磨床,就需要多一个旋转轴。传统磨床砂轮一般是直进直出做外表面加工,而加工曲面多了旋转轴后,机床形态变化较大,因为磨床通常没有旋转轴,控制相对简单,多了一个轴后,对数控系统以及机床主轴参数等方面的要求大幅提升。其三,内螺纹加工难度更是剧增。加工内螺纹时,需要将砂轮深入到四杠螺母内部,这对砂轮体积造成很大限制。原本使用大砂轮,能避免热变形误差,大砂轮有较大散热面,且在加工中只有部分接触工件,大部分在空气中旋转可散热。但内螺纹加工时,砂轮因体积限制只能做小,这会导致砂轮严重发热,热量传导回机床影响精度,传导到四杠导致热误差和形变。所以加工转速和走刀线速度都不能太高,这对加工效率影响较大。此外,内螺纹磨削的砂轮需要模板支撑,模板相当于杠杆,会放大所有震动等额外误差,这对机床主轴要求很高,一般需要采用类似静压技术的主轴和轴承等进行技术升级。特别是对于反式行星滚柱丝杠,其螺母直径小且长,加工时砂轮太小无法很好覆盖滚刀曲面,还需要额外增加一个旋转轴进行加工,难度进一步提高。
Q: 螺纹磨床的供应情况如何?
A: 螺纹磨床赛道难度较大,不是简单的加工就能完成,一般需要找成熟的供应商购买设备。从供应端来看,螺纹磨床原来的供给比较受限。与大部分供给相当饱和的机床行业不同,四杠属于小行业,以海外的PSS集团下属各类公司以及号称在日本拥有百分之百市占率的日本三鼎经济等企业为主。这些企业大多属于小而美的类型,单一企业,尤其是纯做螺纹磨床的,收入规模通常较小。例如三鼎经济,号称日本百分之百份额,全公司总营收大概210亿元(人民币
),若仅考虑其螺纹磨床业务,体量会少很多,因为其产品系列较全,螺纹磨床只是其中较小的分支。所以原来这个行业供给较少,一旦有需求,可能第一时间买不到设备,甚至可能因这一环产能跟不上,导致产业链被卡脖子。
Q: 现有螺纹磨床设备存在什么问题?
A: 目前正在售卖的螺纹磨床设备以大型设备为主。例如梳理的三井的螺纹磨床尺寸,其设备主要用于加工机床4缸、半导体设备4缸以及航空航天、军工等偏大型重型的工业用途。然而,现在所讲的人形机器人的四杠非常小,特别是机芯滚动丝杠里面的副丝杠,小滚柱如同针一样。用原来的大型设备去加工这些小丝杠,不仅可能精度不达标,单纯从尺寸上看就极不合适,属于大材小用。
Q: 国内企业在螺纹磨床领域有什么机会?
A: 由于国内外螺纹磨床供给都受限,且参与者多为小公司,这就给国内企业
带来了机会。国内企业响应速度非常快,比如日发经济,在四杠行业展现出较好成长前景后,很早就推出了内螺纹磨床和外螺纹磨床,能够满足一些初步的丝杠加工打样相关需求。并且复盘历史可以发现,中国并非没有螺纹磨床的技术储备。四杠作为工业母机核心上游,国家一直有相关研发项目支持其国产化,
所以国内企业在这个领域有一定的发展空间和机遇。
Q: 从历史发展角度,螺纹磨床技术储备情况如何?
A: 在国家重点科技专项推动下,早期上海机床厂做了大量螺纹磨床相关技术储备。后来,由于三线建设,上海机床厂搬迁至汉中,成为如今秦川机床旗下的汉江机床。多年来,其在螺纹磨床研发领域持续深耕,不仅积累了技术储备,还培养了众多相关技术人才。这一技术传承脉络清晰,为我国螺纹磨床技术发展奠定了坚实基础,是我国螺纹磨床技术发展的重要历史背景,也体现了我国在该领域长期的技术积累和传承。
Q: 从加工角度,国产螺纹磨床与国外相比有何优势?
A: 国外的螺纹磨床设备精度和效率固然高,但在规格和自动化程度上,可能无法很好地适配特定需求。而国产螺纹磨床很有可能以更低的价格,凭借更高的自动化程度,以配套销售的形式,在技术上进行如在线修砂轮等升级,最终实现加工效率超越国外设备。这并非简单横向对比,认为国产效率只是国外的70%-80%,而是有可能在价格和效率上实现双重优势,以全新的思路打破传统认知,在市场竞争中占据有利地位。
Q: 螺纹磨床设备市场规模如何测算?
A: 以C5
级左右的丝杠为例,国产设备加工时间大概在半个小时到
1个小时之间,这与部分企业反馈的数据相符,如磨小的行星滚柱丝杠几分钟一根,大一点的主丝杠磨几分钟到10分钟,加上螺母加工等,大小加权平均需半个小时以上。假设100万台人形机器人,每台平均配备十根丝杠,按照这样的平均加工时间计算,螺纹磨床市场大概对应40到60亿的总市场空间。若100万台人形机器人在两三年内投入完成,未来两三年螺纹磨床在防疫层面(疑似笔误,推测为“放量层面”)的需求弹性很强,市场需求量巨大。
Q: 螺纹磨床市场参与者格局是怎样的?有何优势?
A: 螺纹磨床市场参与者主要以银川机床、华c装备、日发经济为主。与其他市场参与者众多、观点分歧大的领域不同,螺纹磨床市场格局清晰,不存在激烈的氛围博弈,这大大增加了赛道投资的决策确定性,投资者能更清晰地判断市场形势和投资方向,降低投资风险。
Q: 从投入产出比角度,螺纹磨床赛道有什么特点?
A: 参考上市公司上银科技展示的投入产出比(虽数据包含导轨),估计螺纹磨床赛道投入产出比在1比1左右,属于资产较重的赛道,投一个亿大概产出一个亿的产能。未来国产设备投入产出比可能更高,但整体资产重的特性不变。由于资产重,在产能扩张时,设备厂商通常会大幅扩产,设备企业面临的潜在需求弹性可能比单纯从终端量算下来的更大,这为设备厂商带来了更多发展机会。
Q: 秦川机床在螺纹磨床领域有怎样的地位和表现?
A: 秦川机床旗下的汉江机床技术底蕴深厚,源于国家多年支持与研发,是中国最大的螺纹磨床基地。在市场份额方面,之前动静态供给格局中,汉江机床、敏嘉机床、晨光机床三家占据国内接近全部份额,其中汉江机床份额达60-80,是国内龙头。其设备每年投研学习关注工众号有道调研销量金额大概两个亿左右,可见螺纹磨床供给规模不大。秦川机床产品成熟,无需额外过多研发,且较早针对机器人厂商实现了设备销售,只是因保密未公开客户结构。其优势在于技术强、产品
SKU数量和储备较好,若实现量产收益明显。但作为国企, 可能会让投资者担忧其在新兴行业的表现落后于民营企业。
Q: 为什么说螺纹磨床供需关系较好?
A: 一方面,磨床与车床、铣床运动原理和加工细节差异大,做车床的企业很难立刻切入磨床领域,即使是通用磨床,切入也需要时间。另一方面,做磨床的企业要切入螺纹磨床,至少需要一两年的研发投入周期。所以,即便螺纹磨床市场有很大的放量弹性,也不会有大量外部企业快速进入搅乱市场,螺纹磨床行业变化相对缓慢,供需关系相对稳定。
Q: 华c装备为什么被看好能在螺纹磨床领域取得发展?
A: 华c装备之前做砂辊磨,其闸辊磨床价格能卖到上千万,达到国产天花板 水平。这背后是因为其加工场景要求极高,被加工工件又长又重,对机床整体节奏和控制要求严格;而且在加工过程中,既要负责下游做辊闸时钢板的表面质量,将滚筒修复成光洁平整的表面,相当于一道磨削工序完成磨削和磨抛两道工序的工作,对机床要求非常高。基于其在高难度磨削领域的经验,从这个角度切入螺纹磨床领域,无论是从分析角度还是专家观点来看,都具有较强的说服力。目前华c装备的核心设备有三台导轨磨床、外螺纹磨床与内螺纹磨床,导轨磨床用于做导轨,内外螺纹磨床用于加工丝杠,且导轨和丝杠在销售中大多配套,华c装备全面布局这三种设备,有望在螺纹磨床市场取得良好发展。
Q: 华c装备在导轨磨床方面的业务进展如何?
A:目前,华c装备的导轨磨床有公开信息显示,其与贝斯特有两台订单,包括单层导轨磨和双层导轨磨。同时,公司正在和国内其他机器人丝杠龙头企业对接,进行导轨磨样件的打样测试。这表明其导轨磨床产品已经获得了下游客户的初步认可。随着打样工作的持续推进,后续很有可能会产生更多新的大额订单,这为华c装备在导轨磨床市场的拓展奠定了良好基础,也预示着其在该领域的业务有望进一步扩大。
Q: 华c装备外螺纹磨床的情况怎样?
A: 外螺纹磨床研发周期相对较长,落地时间比导轨磨床晚。现阶段,其客户 主要集中在高校级别。比如卖给了浙江理工学院和南京工艺,这些采购方带有国家项目资金支持,采购设备可能用于丝杠相关的测试。值得注意的是,这给华c装备提供了技术背书,证明其设备能够满足
TO
级,即最高定位等级的丝杠磨削定位。目前,外螺纹磨床也在和很多终端用户单位进行打样测试,现场能看到生产的金银纹丝杠小滚珠等测试相关物品,并且其展示的加工效率数据比较超预期,加工速度快,这将成为未来市场竞争的核心亮点之一。
Q: 华c装备内螺纹磨床的研发和市场布局有哪些规划?
A:内螺纹磨床落地时间最晚,目前预期大概在三月份、四月份落地。今年4月在北京会举办北京机床展,届时华c装备可能会展示包括内螺纹磨床在内的与模具中心、丝杠、导轨加工相关的装备,这对于行业关注者和潜在客户来说,是一个了解其产品的重要机会。目前内螺纹磨床处于设备开发和制造过程中,并且已经有和终端客户的打样协作。虽然现阶段华c装备设备订单出货较少,但客户覆盖面较广,与下游对接良好,预计今年和明年会逐步走向工业化、批量量产,内螺纹磨床也有望带来较大的新订单。
Q: 华c装备除了导轨磨、外螺纹磨和内螺纹磨床外,还有哪些业务规划?
A:华c装备之前有从自身较窄的闸管磨床赛道切入做通用磨床的规划,其打造的亚喵级模具中心,是一种多轴联动、加工灵活的通用磨床中心。理论上,这种磨床可以用于加工减速器、齿轮等,下游可覆盖机器人、汽车等领域。并且其之前的很多产品与外资企业有对接,有未来潜在落地的预期。磨床作为机床中高端方向,随着制造业发展,对加工要求提高,市场需求不断增加,应用前景十分广阔,这为华c装备提供了新的业务增长机会。
Q: 磨削行业与半导体设备有怎样的关联,华c装备在这方面有什么布局?
A: 磨削行业一般会划分磨削精度等级,在超精密磨削领域,与半导体设备仅一步之遥。很多海外设备供应商,像
PSS官网主推的多是半导体设备,其下游主要是晶圆磨削、硅片磨削等行业。半导体行业的
CMP设备,即化学机械抛光设备,本质就是平面磨床,只是磨削精度和内部使用的抛光液等有所不同。华c装备布局与半导体行业沾边的业务是合理的,是技术积累到位后向高端、精细磨削领域的正常拓展,未来可覆盖镜片加工、光刻机陶瓷导轨加工等诸多场景,具有良好的发展前景。
Q: 什么是以车代磨,在反式行星滚柱丝杠加工中有何优势?
A:以车代磨简单来说,车床加工一般属于粗加工,像粗车精车都偏粗加工,可能因刀具不够好、机床刚性不足,导致被切削表面精度和表面质量不达标,后续需磨床处理。但如果刀具优良、切削设备刚性好,就能延伸车削工序,使被切削表面质量达标,实现以车代磨效果。在反式行星滚柱丝杠加工中,内螺纹磨削时砂轮因螺母直径小难以深入,而车削无论是外圆车还是内圆车,原理不变,只是刀具从外部或内部伸入,对机床来说变化不大。相比磨床从外螺纹磨削到内螺纹磨削难度大幅增加,车床车外圆和车内圆的变化相对有限,硬车即
“以车代磨”在反式行星滚柱丝杠的内螺纹加工中更具优势,能有效避免撞刀等问题,是一个比较有前景的应用方向。
Q: 在以车代磨领域,海德曼的情况如何?
A: 在以车代磨领域,目前映射的主要标的是海德曼。国内做车床的企业众多,但在上市公司中,专门做车床的基本上只有海德曼一家。海德曼在车床的一些技术细节方面表现出色,比如其核心的三大核心部件,以及加工的重复定位精度等方面一直有着相对优异的表现。它曾展示过在一些场景下与国外知名品牌(如马赛克)的设备对标,性能上不落下风,在国内中高端车床领域做得比较出色。不过,该赛道与螺纹磨床赛道不同,虽然需求可能有弹性,但供给同样有弹性。不排除其他做车床的企业,甚至上市公司里产品品类包含车床的大部分机床厂,也来涉足硬车床领域。所以,未来海德曼在该领域的发展,关键要看其竞争力,以及在大客户中能获取多大的份额。
Q: 以铣代磨的原理是什么,有哪些优势?
A:以铣代磨的大原理和以车代磨类似。铣削时刀具足够强,机床性能优良,切割速度快。通常使用的铣削刀具是一个圆盘,上面装有多把刀,比如六把刀或八把刀,这些刀同步旋转进行切削。刀多的好处在于,旋转时可能有两把刀同时接触被加工物体表面,而其余几把刀在瞬间是在空中飞转的。在空中飞转的刀能在空气中很好地散热,使得加工过程甚至可能不需要切削液,仅靠高速旋转在空气中散热即可。这样一来,既环保,耗材成本又低,加工效率还高。而且由于转速快、切削快,被加工表面的表面光泽度等数据也会比较好,加工方式更优,被加工表面更接近磨削所创造出来的效果。
Q: 以铣代磨目前在国内的发展情况如何,映射的主要设备企业有哪些?
A: 以铣代磨在行业里是相对成熟的技术路线,海外企业早已将其作为正常的丝杠加工方式。在国内,不管是老企业如南京工业、乾坤机床,还是新企业如 红利之类的公司,都购买了海外莱斯瑞兹的设备进行测试。目前,以铣代磨映射的主要设备企业是秦川。秦川之前在国家研发支持下,进行了铣削设备国产化落地的相关工作。除了秦川,晨光也在做螺纹磨床的同时切入铣削设备领域。目前,使用铣削的旋风铣设备加工丝杠已具备一定确定性,不过关于精度能达到多少、能替代多少磨削工艺、能降低多少成本,还需看后续各方的表现。
Q: 如果国产旋风铣设备价格降低,会带来什么影响?
A: 如果国产旋风铣设备能把价格从一台大几百万上千万降低到一台两三百万,那么旋风铣工艺很可能成为一个主流的、至少用于粗加工的技术线。这不仅会带来很好的设备投资机会,还会对耗材产生影响。因为走以车代磨、以铣代磨路线,除了机床的变化,刀具也会发生核心变化,这会带动刀具行业的发展。
Q: 以车代磨、以铣代磨对刀具产生了怎样的影响?
A: 在以车代磨、以铣代磨过程中,刀具的变化是核心之一。例如使用合金刀具时,由于刀的性能有限,切削速度不能开得特别高,被切削表面用光学显微镜看会像狗啃一样,加工效果达不到要求,后续还需要磨削等工序。而使用PCD或PCBN这种刀具,其硬度等参数达标,能够实现切削进给又深、切削速 度又高的加工,被切削表面会有很好的表面质量,达到类似磨削的效果,实现以切代磨。刀具从普通的硬质合金刀具升级为超硬刀具,价值量有非常大的提升。一般铣刀便宜的几块钱,贵的十几块,四五十块就算相当贵了,而沃尔德做的PCPCBN
这种偏光式的刀,一把可能就小几百块。而且因为切削更暴力,刀具寿命可能不会比硬质合金刀具高很多,并且由于铣削时多把刀同步加工,换刀时一起换,刀具耗量会有一定提升。
Q: 刀具在制造业成本中的占比情况如何,以车代磨、以铣代磨对其有何影响?
A: 刀具一般在制造业成本中占比小几个点,中国全制造业综合平均数据大概是三个点到四个点左右。考虑到以车代磨、以铣代磨这种超硬刀具、高难度水平的加工,其占比可能会稍微低一点,大概五个点左右,但这只是展望,具体还需看产业链的数据。不过对于沃尔德这样体量的公司来说,已经具备较大的弹性,即使按照三个点的占比,在未来整个市场中,其市场空间也比较大。
Q: 从设备和耗材角度,看好哪些企业,原因是什么?
A: 从设备角度看好华晨。华晨技术积累深厚,创始团队基本都是纯技术出身,至今仍奋斗在一线抓公司研发和客户开拓等工作。今年是华晨边际变化较多的一年,很多研发了几年的核心产品,都会在今年从打样慢慢过渡到开始有量有订单的状态,且目前还在与客户对接,未来催化可能较多。从耗材角度看好沃尔德。沃尔德之前的大客户以南京工艺、秦川机床等行业老玩家为主,与新玩家也有一定对接。随着以车代磨、以铣代磨加工工艺的放量,其业务量有提升趋势。并且沃尔德市值对人形机器人预期的消化较低,有一定的主营业务安全边际,在市场可能存在调整风险的情况下,具有一定优势。
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