（报告出品方/作者：华创证券，范益民、胡明柱）一、丝杠加工工艺及核心设备（一）滚珠/柱丝杠加工工艺过程磨削为精密丝杠的主要加工方式，核心工序包括螺纹加工、丝杠校直及热处理。
丝杠的 加工方式有磨削和冷轧两种，两者区别在于丝杠的加工，螺母加工都是用磨削工艺。
磨 削是利用高速旋转的磨具或磨料切除工件表面多余材料的加工方法，属于精加工方式， 精度等级可达 C5 级甚至更高，缺点是生产效率低，工艺周期约为 30-50 天，且制造成本 高。
冷轧即滚压成形，相比磨削生产效率更高，工艺周期约为 1-3 天，但制成的丝杠精度 一般只有 C7 或 C10 级，适合于大批量生产。
生产精密滚珠/柱丝杠的常用方法为“粗车 +精磨”，包括从毛坯下料到装配入库共二十多道工序。
无论丝杠或螺母都要经过切削加 工工序、热处理工序和辅助工序等，切削加工工序安排遵循“先粗后精”“基面先行”和 “先主后次”的一般原则。
1、螺纹加工常见的螺纹加工方法有滚压加工和切削加工两大类。
螺纹滚压是基于塑性变形原理，使 用成形模具挤压工件以获得螺纹的方法，根据模具不同可分为搓丝和滚丝两种。
切削加 工所获得的金属纤维是断开的，而滚压加工能产生连续的金属纤维，因而加工表面光洁 度好、硬度和强度高，其生产效率也高出切削加工数倍或几十倍，是适合于对精度要求 不高的梯形丝杠的一种经济高效的加工方式。
但是滚压成形方法对材料硬度、材料脆性、 螺纹孔形状和外径等的要求较高，使用范围受到很大限制。
螺纹切削是利用成形刀具或 磨具在工件表面加工出螺纹的方法，包括车削、磨削、铣削、攻丝以及套丝。
车削、磨 削、铣削属于机械加工范畴，生产自动化程度较高、产品一致性较好，一般而言加工精 度：磨削>铣削>车削，加工效率则反之。
攻丝和套丝一般为手工操作，加工质量既取决 于丝锥或板牙的精度，也依赖于工人的熟练程度，通常只用于小直径螺纹的加工。
精度等级更高的滚珠丝杠要求较高的螺纹加工精度，尤其行星滚柱丝杠的螺纹加工直接 影响产品制造成功与否。
目前西方发达国家普遍采用磨削或铣削方法，旋风铣可一次性 铣出目标精度，而依托国内现有切削加工技术，丝杠在车床或铣床上加工后仍需进一步 磨削才能获得较高精度。
2、丝杠校直校直是对丝杠进行弯曲校正，使其恢复直线状态。
细长类丝杠零件在热处理后由于热应 力和组织应力的复合作用容易产生变形，或者在切削过程中会由于力的作用受振引发弯 曲，导致形变量超出公差范围，进而影响工件质量甚至阻碍后续热处理、螺纹加工等工 序。
要使弯曲丝杠恢复直线状态，可以通过施加外力的方式让零件产生反向弯曲（即压 力校直），直至残留变形与初始变形相等，则丝杠刚好完成校直。
校直分为冷态校直和热态校直，后者更利于保持零件精度。
冷态校直是在室温下施加外 力的校直方法，又分为冷压校直、冷态正击校直和冷态反击校直。
以冷压校直为例，将 测量后的零件凸起部位向上水平放置，对凸起一面施加压力使其塑性变形，根据“矫枉 过正”的道理，一般需要压至低于水平线少许，然后利用零件自身回弹抵消过量的反向 弯曲。
热态校直在一定温度下进行，既可以对变形部位进行局部加热随后使其骤冷收缩， 比如热点校直，也可以在热处理后，等到零件冷却至一定程度时迅速进行测量并施以压 力，比如热压校直。
热态校直后的零件能够长期保持工艺要求以内的尺寸和形状，而冷 态校直受外力作用又可能会反弹回去，造成零件精度降低。
主要设备为丝杠自动校直机，国内成熟自主供货。
目前国内外已基本完成从传统手工校 直到机器自动校直的升级，全自动校直机由控制系统来完成零件的直线度检验以及校直 过程，机器配备的专门测试传感器以及高精度编码器等能实现稳定测量以及精准定位， 相比手工校直其效率及准确度大幅提高。
供应商方面，国外丝杠自动校直机龙头包括德 国 MAE、意大利 Galdabini、日本 Kokusai 和德国 KBH 等，国内厂商有中机试验装备、 上海北友、长春上科机械等，自动化设备基本实现国产替代，可满足下游丝杠加工需求。
3、热处理热处理是指将工件在固态下加热、保温和冷却，使其内部组织发生转变，从而获得所需 力学性能、物理性能和化学性能的一种工艺。
根据加热和冷却方法的不同，热处理可以 分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
（二）磨削设备磨削加工所用设备为磨床。
从产业链来看，磨床上游包括数控系统、结构件、电气元件、 传动系统及辅助材料，中游以自动化高效率的数控磨床为主要类型，下游涉及汽车制造、 工程机械、航空航天等多个领域。
1、上游：数控系统成本占比高，中高端产品缺乏国产竞争力磨床主要机械部件包括电主轴、滚珠丝杠、磨头、尾座和砂轮架等，国内可自主供应， 但在中高端市场竞争力不足。
据中国机床工具工业协会，2023 年机床功能部件（含零件） 累计进口 14.2 亿美元，在所有机床工具产品中位居第二，累计出口 17.6 亿美元，与上一 年持平。
目前国产功能部件基本能满足机床主机的批量供应，有能力的整机厂商也会自 制部分零部件，一方面利于压缩成本，另一方面更有助于与主机性能精准适配。
现阶段 国产机床部件在品种、数量、档次上与海外仍有差距，突出表现为中档产品市占率较低、 高档产品未摆脱进口依赖。
核心功能部件的产品一致性与机床可靠性密切相关，从功能 部件上进行技术优化以及严格质量把控是提升高端磨床市场竞争力需要解决的关键问题 之一。
数控磨床的核心部件为数控系统，技术难度高且价值量大。
数控磨床也称为计算机数字 控制（Computer Numerical Control，CNC）磨床，是指能接收、处理并转换数字指令来控 制机械设备动作的一类自动化机床。
数控系统为数控磨床的“大脑”，包括控制系统、伺 服系统和检测系统三大部分：控制系统具有输入输出功能，其发出指令到伺服系统，能 实现点位控制、直线控制、轮廓控制、线性插补控制等；伺服系统接收来自控制系统的 指令，驱动床体机械部件的运动；检测系统帮助检测速度、位移以及测量尺寸等，并将 结果及时反馈给控制系统和伺服系统以自动修正加工程序，构成闭环控制。
数控系统的 设计研发需要长期技术积累和大量资金投入，行业进入壁垒高，且新进入者在提供一站 式解决方案和服务质量上存在明显短板，难以满足客户需求。
中高档数控系统产品附加值高、更具盈利空间，主要供应商为德国西门子、日本发那科 等。
中国机床工具工业协会将数控系统分为经济型、标准型和高档型三类。
经济型数控 系统的进入门槛相对较低，具有高性价比的国产品牌基本占据国内市场份额；标准型或 称中档普及型，关键在于产品可靠性和稳定性，是目前国产与进口竞争的主要赛道，龙 头为日本发那科；高档型数控系统具备 5 轴及以上的联动控制能力，为厂商技术水平的 典型象征，市场份额主要由德国西门子、日本发那科和三菱电机占据。
磨床整机厂商进 口数控系统不仅外部成本极高，政策上可能还会面临高档产品的出口限制（例如日本基 本不向中国出口高档数控系统产品），因此实现中高端数控系统的国产替代对于提高本 土数控磨床的国际竞争力而言起到关键作用。
2、中游：国产磨床单机价值量较低，跻身高端仍需解决精度和可靠性问题磨床是磨削工艺中用到的高精度加工机床，作为滚珠/柱丝杠生产线最后的机械加工设备， 对丝杠装配后精度起到关键性影响。
磨床基本工作原理为借助磨具磨料除去工件表面的 多余层，以使工件达到预定的加工精度及表面粗糙度等要求。
按加工方式和用途的不同， 磨床可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床等通用磨床，以及针对某类零件 进行加工的专用磨床，根据主轴的放置方式又可分为立式、卧式和龙门式三类，按控制 方式又分为数控磨床和非数控磨床。
磨削运动因所用磨具、工艺方法和工件表面及形状 的不同而异，但通常主运动都是磨具的高速旋转，进给运动为工件和磨具的位移。
精度指标为评价磨床性能的最主要指标之一，几何误差、力误差以及特别是热误差对精 密磨床影响最大。
磨床等切削机床的误差