丝杠加工设备行业研究：雄关漫道，迈步而越

（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来源于多方面因素，比如机床本身的设计、制 造和装配，即几何误差；或者机床控制环节带来的偏差，即控制误差；又或者机床运动 过程中工作台、回转主轴等的运动误差，运动误差也属于机床原始误差的范畴，对高速 磨削机床的精度影响较大；以及机床使用过程中产生的动态误差，包括力（变形）误差 和热（变形）误差。其中，几何误差、热误差、力误差为影响机床精度的主要误差源，且 越是精密的机床其热误差所占比例越大，因此高精度磨床需要额外注重热刚性的考量。

除机床精度外，可靠性为高端数控磨床的制造壁垒所在。可靠性定义为“产品在规定的 条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力”，背后反映出产业在设计理念、故障 分析方法、试验数据沉淀以及零部件制造各环节的水平。数控磨床的可靠性高低首先取 决于机床本身的设计。业内常通过故障分析以提升机床可靠性，并将平均故障间隔时间 （MTBF）作为判断机床可靠性的重要指标。MTBF 是指可修机床相邻两次故障之间的平 均工作时间，也可称平均无故障时间，我国高档数控机床的 MTBF 已实现从 600 小时到 2000 小时的跨越，精度指标提升 20%，但相比国外 5000 小时以上的领先水平仍存在一 定差距。 按企业类型与竞争力划分，我国数控磨床市场竞争者大致可分为三个层次：第一层次为 技术领先的国际知名厂商，例如德国埃玛克、美国莱玛特、日本三井精机等，凭借其深 耕行业多年的丰厚经验以及强大的研发创新能力，占据我国高端数控磨床市场主要份额； 第二层次为国内具备核心竞争力的中高端企业，例如秦川机床、华辰装备、宇环数控等 国家专精特新“小巨人”磨床企业，以及原“十八罗汉”改制而来的无锡机床、上海机床 厂等；第三层次为数量众多的低端企业，既未形成较大的业务规模，也缺乏细分领域的 代表性技术，产品同质化较为严重。

国产磨床单台价值量较低，高端市场进口替代空间广阔。根据海关总署数据，计算得出 2022 年我国进口磨床均价为 22.39 万美元/台，而出口磨床均价仅为 1.21 万美元/台，反 映出国内中低端产品居多、高端产品依赖进口。随着国产品牌竞争力的提高，2018-2023 年我国磨床进口金额总体呈下降趋势，据中国机床工具工业协会，2023 年为 7.7 亿美元， 市场仍存在较大国产替代空间。国内企业在与国际企业的竞争中存在天然的区位优势、 设备价格优势以及快速响应的服务优势，且数控磨床行业壁垒高筑，新进入者威胁小， 第二层次企业未来发展前景可观。

3、下游：应用行业释放增长潜力，高精度、数控磨床需求上升

市场扩容，高精度以及高效率数控磨床的应用场景增加。据 Global Market Insights 统计， 2023 年全球磨床市场规模为 57 亿美元，预计 2032 年将达到 89 亿美元，2024-2032 年期 间年复合增长率 5.1%。分行业看，1）汽车制造业尤其是新能源汽车制造业的高速增长是 市场主要驱动因素之一，凸轮轴、转向活塞和减速器齿轮等零部件对金属加工的更高标 准，将提供稳定扩张的磨床市场空间；2）工业制造在下游应用中所占比例最大，主要得 益于行业自动化程度提高从而对数控磨床偏好增加；3）此外，航空航天、3C 消费电子、 医疗以及人形机器人等行业对高精度和高表面质量的需求不断增长，有望提升精密磨床 在细分类目中份额。

汽车制造产业链发力，有效带动磨床行业。在汽车制造过程中，精密零部件的加工离不 开磨床这一重要设备。磨床在汽车制造中的应用极为广泛，从发动机的曲轴和凸轮轴， 到转向系统中的蜗杆和齿轮，再到活塞等关键部件，磨床都扮演着不可或缺的角色。磨 削工艺的核心在于确保零部件的精确装配和高品质性能。汽车系统的关键部件需要在高 转速和高负荷下长期稳定运行，这对其加工精度提出了极高的要求。磨床通过其精细的 加工能力，能够实现微米级的精度，从而保证了其优异的性能。

工程机械行业需求量大，设备更新扩大磨床消费。磨床在工程机械行业广泛应用于液压 件和齿轮的加工，液压件主要有液压缸、液压泵和液压阀三种类型，液压缸用连杆对外 圆磨削与无心磨削需求较大，用到重型外圆磨床和无心磨床，齿轮（特别是推土机终传 动齿轮）加工用到成形磨齿机。工程机械核心部件的特点是尺寸大、质量大，为减少制 造过程中的人为错误、实现精确高效生产，数控磨床渗透率将不断提高。2024 年 3 月份 住房城乡建设部印发《推进建筑和市政基础设施设备更新工作实施方案的通知》，提出 要“更新淘汰使用超过 10 年以上、高污染、能耗高、老化磨损严重、技术落后的建筑施 工工程机械设备，包括挖掘、起重、装载、混凝土搅拌、升降机、推土机等设备（车辆）”， 因此设备更新需求有望提振上游机床消费。

（三）旋风铣设备

1、旋风铣属于高效绿色切削工艺，适用于大型丝杠的半精加工

旋风铣经济效益优于磨削，国内停留在半精加工水平、国外部分厂商可实现精加工。高 速硬态旋风铣削（简称旋铣）是利用均布于刀盘上的 6~12 把成形刀具，借助旋铣刀盘与工件的偏心量以及多自由度耦合运动，来实现螺纹滚道的渐进式高速成形切削的方法。 丝杠螺纹加工中传统的“粗车+精磨”方法，工序繁琐且加工效率低下，而且大量使用切 削液易造成环境污染。与之相比，硬态旋铣工艺铣削速度可达 400m/min，以滚珠丝杠为 例，具体工艺路线为：调质→半精车→除应力→精车→粗磨外圆→淬硬→磨外圆→旋风 铣→时效处理→精磨削，一般丝杠旋铣螺纹后可直接装配出厂，高精度丝杠也只需再进 行精磨。旋铣工艺一次装夹的特点减少了加工误差，另外切削过程中 90%以上的切削热 被切屑带走，减少切削液污染的同时也使得工件热变形较小。

按刀具和工件的相对位置，可分为内旋铣和外旋铣两种。内旋铣的刀具沿环状刀盘内侧 分布，工作时刀盘高速旋转，工件同向低速旋转，刀盘的旋转轴线与工件轴线间的夹角 为螺旋升角，可通过改变螺旋升角的大小与方向来加工左旋、右旋的螺纹。内旋铣只能 加工外螺纹，且刀具数量和铣削速度受刀盘尺寸限制较大，也难以实现大导程丝杠的加 工。外旋铣可以加工外螺纹和内螺纹，其工作原理与内旋铣类似，主要区别在于刀具沿 刀盘外侧分布。外旋铣相对内旋铣的铣削速度略高，但切削平稳性相对较差，且这种结 构占用的空间更大，特别是给大型丝杠的螺纹加工带来不便。

2、数控旋风铣床近年在国内兴起，新型先进设备仍需深刻认知

数控旋风铣床基本部件包括头架、铣头、拖板、尾架、中心架和跟刀架。螺纹铣削通过 头架旋转运动（C）和铣头纵向移动（Z）、联动来完成，头架由伺服电机驱动旋转从而 带动工件转动，铣头也经电机驱动从而刀盘高速旋转，联动指 C 轴转 360°、Z 轴走一个 螺距。为确保铣削时严格的联动关系，铣头纵向运动配置高精度光栅尺，头架旋转配置 高精度角度编码器，实现全闭环位置反馈。左、右两个跟刀架用于工件的夹紧和松开，4 个中心架通过上、下移动 V 形支撑块用于实现工件的托起和释放。跟刀架夹持动作和中 心架支撑动作也需要计算机控制系统来控制，以实现与 C 轴、Z 轴联动的配合。

海内外旋铣设备发展历程较短，我国正逐步打破技术垄断。海外数控旋风铣床的专业化 规模化生产大约起步于 20 世纪 80 年代，例如德国 Leistritz 公司在 1986 年生产出第一台 旋铣机床、1993 年旋铣机床投放市场并用于滚珠丝杠的硬加工，类似的还有德国 GWT 公司、BurgsMuller 公司，以及奥地利 Weingartner 公司、Linsinger 公司等。在世纪交接之 际，伴随高速硬切削和刀具制造等理论工艺的发展，以德国为代表的西方发达国家数控 旋风铣床在智能化、复合化方向取得阶段性进展，现目前已达到精密加工水平。而我国 引进旋铣技术是在上世纪 60 年代，通常是在原有车床上安装铣头，主要用于螺纹的软铣 削。2012 年左右，我国陕西汉江机床有限公司研制出 8 米数控螺纹旋风铣床 HJ092×80， 打破了国外在大型滚珠丝杠高效加工上的技术封锁。

国产数控旋风铣床用于螺纹硬铣的水平与国外存在一定差距，主要体现在工件导程精度 和表面粗糙度方面，国内厂商仍需更进一步沉淀相关理论和实践经验。

3、旋风铣刀具为工艺关键要素之一，中高端市场国产替代进程加速

刀具的性能很大程度上决定旋铣加工质量，其切削耗材的齿形一致性及材质为关键变量。 铣刀由刀柄、刀体和切削耗材组成。刀柄一端与机床主轴直接联接、另一端与刀体或整 体式刀具联接，是将机床主轴的回转精度、转动扭矩传递给被加工工件的装置。刀体结 构的设计决定了铣削工艺的实现，对加工效率和加工精度影响大。切削耗材是直接与被 加工工件发生相互作用的部分，可以是刀片或整体式刀具，前者安装于刀体上，后者既 可以安装于刀体、也可以直接与刀柄联接。其中，切耗材料是铣削加工的主体部分，直 接决定螺纹加工质量，以刀片为例，如若旋铣刀盘上的多个刀片存在齿形偏差或倒棱大 小差异，则势必造成相邻铣削截面的差异，导致丝杠滚道周期性波动。此外，铣削时刀 片表面被切屑和工件表面强烈摩擦而逐渐磨损，尤其逆铣时更为严重，影响刀具寿命进 而影响加工成本。

CBN/PCBN 刀具硬度和稳定性高，为滚珠丝杠螺纹铣削首选。滚珠丝杠滚道要求具有较 高的耐磨性与尺寸稳定性，丝杠与螺母材料通常选用 GCr15（高碳铬轴承钢），硬度达 60HRC 以上。针对工件材料特点，CBN（立方氮化硼）/PCBN（聚晶立方氮化硼）刀具 被广泛作为高速硬铣削工具，其优点在于：1）高硬度与耐磨性：CBN 与金刚石有着类似 的晶体结构且晶格系数相近，其微粉末硬度为 8000~9000HV，PCBN 微粉末硬度一般也 在 3000 以上；2）高热稳定性：在 1300℃左右仍可用于切削，热稳定性几乎是金刚石的 两倍；3）良好的化学稳定性：中性及还原性气体中对酸碱稳定，高温下不易被氧化，与 铁系材料在 1200~1300℃时也不容易发生化学反应；4）强导热性：CBN 导热系数 1300W/(M·℃)，仅次于金刚石；5）低摩擦系数：约为 0.1~0.3，摩擦系数随切削温度升高 而减小。

国内高端刀具市场由国际巨头和少数国内企业主导，中低端市场分散。全球中高端数控 刀具领军企业包括瑞典山特维克、德国瓦尔特、美国肯纳金属等欧美企业，以及日本三 菱、日本京瓷和韩国特固克等日韩企业，其在国际市场的发展格局呈现出“高起点、大 投入、规模化、国际化”特点，占据现代高效刀具约三分之二的市场份额。国内数控刀具 企业以株洲钻石、恒锋工具、沃尔德、华锐精密和欧科亿等为代表，在技术研发方面累 计取得多项重要专利，形成企业在细分领域核心竞争优势。 我国刀具市场消费规模整体不断扩大，以硬质合金刀具为代表的中高端产品国产化加快。 2016～2018 年以及 2019～2021 年间我国刀具年销售额快速增长，2022 年由于新签订单 不足，销售额同比回落 2.7%至 464 亿元。其中，国产刀具年销售额约 338 亿元，占比 73%，比 2018 年提高了 8 个百分点，进口刀具（含国外品牌在华生产并销售）126 亿元， 占比 27%。据协会统计，分档次看，中高端刀具表现好于中低端，主要源于我国重点行 业用户企业对刀具需求升级；分品种看，主要是高速钢刀具下降明显（同比-10%），而 硬质合金刀片保持增长势头（同比+17%），同时超硬刀具在新能源汽车行业带动下需求 有一定增长。

我国刀具自给能力增强，进口依赖有所降低。近五年，我国刀具进、出口规模趋势分化， 进口规模整体缩减，而出口规模扩张趋势明显，2019～2023 年期间年均复合增长率 6.14%。 各刀具品种中，刀片和铣刀进、出口比重双高，但刀具进口单价远高于出口单价，涂层 刀片的进口均价为出口均价的 2.83 倍，未涂层刀片为 4.70 倍，铣刀为 2.12 倍。

（四）感应淬火设备

1、热处理为机械制造基础工艺，对产品性能影响关键

热处理工艺为装备制造的基础工艺之一，参与材料预处理以及后续精加工多个环节，对 金属工件产品的硬度、韧性、尺寸稳定性和精度等起到至关重要的影响。以滚珠/柱丝杠 为例，主要热处理工艺包括球化退火、感应淬火和回火以及时效处理：

球化退火：由于 GCr15 材料硬度较高，因此需要在切削加工前对丝杠或螺母进行预 备热处理，通过将 GCr15 材料中的碳化物球化，得到在铁素体基体上均匀分布的球 状或颗粒状碳化物组织，从而达到降低工件硬度、增加塑性和韧性的目的，为后续 切削加工和热处理做准备。

感应淬火和回火：感应淬火是丝杠热处理工艺中最重要也是最复杂的一种工艺，很 大程度上决定着产品质量。感应淬火背后的原理是交流电的集肤效应，即当感应线 圈通以交流电时，磁场中工件产生的感应电流分布不均，靠近表层的电流密度最大、 中心处几乎为零，因而工件表面被快速加热至奥氏体状态。随后喷水快冷即可获得 马氏体，完成表面感应淬火。感应淬火加热时间一般只需几秒或几十秒，淬火后工 件表面硬度提高，同时由于中心未被加热而变形小、韧性得到保留，但是工艺的质 量控制难度较大，且处理形状复杂的工件比较困难。感应淬火后一般还需立即回火， 以消除残余压应力、降低工件脆性。

时效处理：丝杠在淬火或切削加工后会产生应力变形，既影响尺寸稳定性和精度， 也导致产品在使用过程中易于疲劳和磨损。时效处理即消除工件内应力的一种热处 理方法，具体是指将变形工件置于室温（自然时效）或特定温度（人工时效）下一段 时间，以使工件获得稳定的内部组织。 从产业链看，热处理行业上游为基础原材料及通用配件，中游涵盖热处理装备制造、热 处理加工服务、热处理工艺材料（淬火油和介质、化学热处理渗剂、防渗剂、清洗剂等） 和辅助材料制造三大类别，下游应用场景广泛，主要为机械制造业。

上游原材料及通用配件可满足一般所需，但高端类别国产化率低。目前我国热处理 装备制造所需钢材/铜材、冷却机、传感器、液压系统等其性能已达到或接近国际先 进水平，除数控系统外其余原材料及部件基本可自主供应。但国产配件的关键问题 在于产品可靠性和稳定性较低，导致国产热处理设备在精度和寿命各方面逊色于海 外一流的同类型产品，因此关键敏感原件和核心材料仍需依赖进口。

中游热处理装备制造、热处理加工服务占主导地位，行业转型升级成效明显。据热处理行业协会，到“十三五”末，我国热处理设备和工艺材料制造企业约 1000 家， 热处理工艺装备数控化率达到 80%。2020 年，我国热处理设备和工艺材料规模约 200 亿元，其中，热处理装备约 150 亿元，较“十二五”末增加近一倍，以真空加热淬 火/回火设备、感应加热淬火机床为代表的热处理装备迅猛发展。

下游应用广阔，客户忠诚度高。热处理装备应用领域几乎覆盖所有的设备制造及机 械加工场景，且新的应用领域还在不断涌现，一来使得热处理设备制造企业受下游 行业周期性波动的影响较小，二来有利于增强客户粘性，形成较强的品牌壁垒。

2、国产感应淬火设备厂商数量较少，应用场景打开全新增长空间

我国感应热处理技术经历了全面引进、自力更生、快速发展和自主创新四个发展阶段， 数字化智能化技术正在成为产业发展重要引擎。感应热处理基础理论的形成从 1831 年法 拉第发现电磁感应加热现象开始，经焦耳、麦克斯韦、福考特等人的拓展完善而逐步系 统化。在国外，感应加热装备在 19 世纪末就已成功研制、20 世纪中期已广泛应用于工业 领域，并进一步随着晶闸管、MOSFET 和 IGBT 等的问世进行了新一轮感应加热技术革 命。我国感应热处理技术的发展依托于 20 世纪 50 年代前苏联 156 个重大项目援建的理 论和物质奠基，此后我国经历了长时间自主艰苦研发的“自力更生”和“快速发展”阶 段，虽然整体技术水平不高、产品结构存在失衡，但是这两个时期大大提高了国内感应 加热产业规模及研发实力，步入 21 世纪后，我国正处于感应热处理自动化、智能化、绿 色化发展的“自主创新”阶段，感应加热相关设备向精确医疗、数控机床、工业机器人等 高科技应用领域进一步延伸。

表面感应淬火为丝杠热处理核心环节，对应设备感应淬火机床技术含量较高。感应淬火 机床由感应加热电源、数控系统、其他关键功能部件（包括感应器和变压器等）、冷却装 置和床身主体五部分组成。感应淬火机床价格昂贵，高档数控产品单机价格在 100~300 万元不等，主要是根据机床尺寸大小而有较大幅度调整。

感应加热电源为整机的核心设备，晶闸管中频和晶体管高（超音）频为主流类型。 感应加热电源经历了从机械式中频发电机组、电子管式高频电源、晶闸管式中频电 源到晶体管超音频和高频电源的发展，其中机械式中频发电机组由于电效率低、单 击额定功率低、噪声大等缺点在上世纪八九十年代已被淘汰，电子管式高频电源也 存在加热效率低和控制不稳定的问题，因此后两种为感应淬火机床主要采用的电源。 感应加热电源决定了加热的稳定性、精确性及可靠性，当前正在朝更高效率和频率、 更高可靠性、智能控制以及低成本方向继续发展。

数控系统能大大提高加工质量与效率，组件依赖海外采购。数控系统用于实现温度、 功率、电压等工艺参数的自动设定与实时监测，实现自动移料、定位、冷却、回火等 工序，实现零件连续加热淬火/回火等，从而获得质量均匀稳定的零件表面，也有利 于加工具有非圆曲线复杂形状的零件。目前我国感应淬火机床对数控系统的应用不 如国外成熟，且数控系统组件基本靠外采，例如向德国西门子、日本发那科或日本 三菱购买，采购价格高，且在极端情况下可能面临禁售、限售的风险，行业受到掣 肘。

其他关键功能部件种类繁多，主要为感应器和变压器。感应器是利用电磁感应加热 原理对工件进行加热的终端部件，根据被加热工件的材质、硬化层分布和形状进行 特殊设计，定制化程度高。变压器用于为加热电源降压/升压、隔离及阻抗匹配，产 品已基本实现进口替代。

感应淬火机床按生产方式分，有专用机床和通用机床两种。专用机床可根据不同的应用 场景细分为多种品类，定制化程度高、成套性强、可达精度高，适用于特定工件的大批 量生产。通用机床适用于需要经常变换工件的单个或小批量生产，对产品质量要求相对 较低。

国内感应淬火机厂商数量较少，行业排头兵研发实力突出。感应淬火机床制造龙头企业 包括挪威易孚迪、德国埃玛克、意大利萨伊感应、日本 DHF 和 Inductotherm 等，业务分 布全球多个地区，具备规模及研发上的先发优势。我国感应淬火机床制造领域的厂商相 对较少，规模较大的主要为恒进感应、恒精感应和升华感应三家，其设备收入都在千万 元以上。三家企业设备加工大型、中型工件的能力不输国外，感应加热电源也能达到较 高功率，但整体自动化程度不足。伴随国家创新驱动战略加快实施，业内本土精尖企业 将在技术水平上不断与发达国家缩小差距。

下游风电、汽车行业景气度上升，激发感应淬火设备增长潜能。据第四届热处理装备用 户调查分析报告，“十四五”期间对感应淬火机床的投入占比≥30%的有工程机械和风电 行业，>20%的有汽车/摩托车制造和热处理专业厂行业。2023 年工程机械行业仍处于下 行周期，受地产和基建影响内需持续承压；而风电装备行业在国家能源结构战略性调整 的背景下持续快速增长，2023 年全国风电累计装机容量约 4.4 亿千瓦，同比增长 21%； 同时汽车制造业稳步增长，2023 年产销量双双创历史新高；另外机床及航空航天业精密 化发展趋势催生更多的中高档感应淬火机床需求。预计在下游机械制造业带动下，行业 将迎来巨大的增长机会。

二、下游产业蓬勃发展，带动国内厂商景气回升

（一）华辰装备：轧辊磨床领先厂商，合作贝斯特开发高端直线导轨磨床

公司是国内专业从事高端精密磨削装备研发、制造与服务的创新型领先企业。公司核心 产品全自动精密数控轧辊磨床各项性能指标比肩世界一流产品，尤其在高速高精磨削领 域确定了全球技术领先地位，打破了国外品牌对我国轧辊磨削高端装备的垄断。同时， 公司不断拓展业务外延，积极推动新产品亚微米级高端复合磨削系列产品、精密螺纹磨 床、数控直线导轨磨床的研发及市场应用，以丰富下游市场覆盖领域，助力业绩提升与 长远发展。

公司近年重点推出的亚微米级高端复合磨削系列产品具有磨削外圆、内圆、非圆、端面、 轮廓、螺纹等的功能，可用于丝杠和螺母的磨削加工，产品夹持磨削圆度最高可达到0.2μm， 相关核心技术指标媲美国际一流水平，有望推动丝杠上游高精度磨床国产替代进程。精 密螺纹磨床的精度指标同样比肩世界一流同类产品，其磨削的标准丝杠试件加工精度等 级最高可达 P0 级，该产品目前已广泛应用于工业母机、机器人、航空航天、汽车零部件 制造等多个领域。2023 年 10 月公司表示与贝斯特展开合作，围绕贝斯特滚动功能部件 项目需求，共同推动国产高端数控直线导轨磨床的关键核心技术攻关。

（二）秦川机床：机床工具行业龙头骨干，滚珠丝杠产能持续扩张

秦川机床是中国机床工具行业龙头骨干、中国精密数控机床与复杂工具研发制造基地与 工业机器人减速器研发制造基地，拥有宝鸡机床、汉江机床、汉江工具、沃克齿轮、秦川 格兰德、秦川宝仪等多家企业。公司围绕“坚持主机带动，打造高端制造、核心零部件强 力支撑，突破智能制造及数控关键技术，主动承担国家重大专项研发任务”的发展战略， 开发了机床主机、高端制造、功能部件及智能制造四大业务板块，主要产品包括高档数 控车床、加工中心、工业机器人减速器、滚动功能部件及高档数控系统等，是我国机床 工具行业品类最多、精密复杂程度最高、产业链最完整、综合竞争优势显著的企业之一。

丝杠产品方面，子公司汉江机床所生产的滚珠丝杠精度稳定达到 P2 级，部分达到 P1、 P0 级，基本可满足中高档数控机床要求，已实现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。机床产品方面，2023 年公司数控外圆磨床突破高速 高效磨削技术，新一代数控内螺纹磨床可满足大规格螺纹及行星丝杠螺母磨削需求。2023 年 5 月，公司拟使用募集资金 12.3 亿元，分别投入到高档工业母机创新基地、新能源汽 车领域滚动功能部件研发与产业化建设、新能源乘用车零部件建设等项目，其中滚动功 能部件项目预计达产后新增滚珠丝杠/精密螺杆副产能 28 万件/年，从而产能提升至 38 万 件/年。

（三）浙海德曼：车床车削专家，复合化技术开发成效显著

浙海德曼致力于高端数控车床基础技术和核心技术的自主创新，产品定位“对标德日、 替代进口”，目前已实现主轴技术、伺服刀塔技术、伺服尾座技术完全自主化，并在热补 偿方面取得重要突破，拥有完整的高端数控车床开发平台和制造平台。公司现有高端数 控车床、自动化生产线、并行复合加工中心、普及型数控车床四大品类，主要应用于汽 车制造、工程机械、通用设备、航空航天、军事工业等行业领域。

数控车床及铣床在丝杠加工过程中发挥重要作用，2023 年公司复合化技术开发取得实质 性进展。已有一款五轴联动的立式车铣复合中心进入试制阶段，另外一款五轴联动的龙 门式铣车复合中心正在设计中，通过五轴联动技术在车削平台上发展各类复合化加工技 术和工艺，可实现加工过程高度集约化。并行复合加工中心系列（Hi 系列、V 系列、HTD 系列）已经进入样机试制阶段和小批量生产阶段，产品可以配置双刀塔及铣削功能，通 过并行复合加工技术从根本上提高机床的加工效率。2024 年，公司将积极布局下游应用 领域，将在人形机器人、半导体、军工航天、模具、储能行业进一步拓展应用。

（四）宇环数控：国内数控磨床领军企业，助力“钛合金”产品加工工艺优化

公司一直专业从事数控磨削设备及智能装备的研发、生产、销售与服务，为客户提供精 密磨削与智能制造技术综合解决方案，是国内精密数控磨床和数控研磨抛光设备领域的 领军企业。公司产品主要分为数控磨床、数控研磨抛光机和智能装备系列产品，广泛应 用于消费电子、汽车工业、能源电力、新材料、粉末冶金等行业领域。公司通过技术升级 有效满足 3C 消费电子领域核心客户的设备需求，助力行业头部企业实现“钛合金”系列 产品加工工艺优化和效率提升，2023 年公司与捷普科技签署磨抛设备和改造设备合同累 计金额 2.53 亿元，公司作为精密磨削与智能制造技术综合解决方案专业提供商的品牌知名度进一步夯实。

三、行业观点及重点关注个股

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。磨削是 利用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。生产精密滚珠/柱丝杠的常用方法为“粗车+精磨”，需要遵循“先粗后精”“基 面先行”和“先主后次”的原则，经过切削、磨削和热处理等共二十多道工序。

螺纹加工：对应的加工设备为磨床和旋风铣设备。常见的加工方法有滚压加工和切 削加工两大类。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。

丝杠校直：对应的加工设备为自动校直机。校直是对丝杠进行弯曲校正，常分为冷 态校直和热态校直。目前国内校直机厂商包括中机试验装备、上海北友等。

热处理：对应的加工设备为感应淬火设备。热处理是指将工件在固态下加热、保温 和冷却，从而获得所需性能的一种工艺。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。

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。根据海关总署数据，计算得出 2022 年我国进口磨床 均价为 22.39 万美元/台，而出口磨床均价仅为 1.21 万美元/台，反映出国内中低端产品居 多、高端产品依赖进口。随着国产品牌竞争力的提高，我国磨床进口金额总体呈下降趋 势，据中国机床工具工业协会，2023 年为 7.7 亿美元，仍存在较大国产替代空间。目前 我国数控磨床市场中，德国埃玛克、美国莱玛特、日本三井精机等国际知名厂商，占据 我国高端数控磨床市场主要份额；秦川机床、华辰装备、宇环数控等国内厂商在高端磨 床市场仍有巨大潜力。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

什么原因会造成低温冷冻机传感器出现短路或温度过低？如何解决？

制冷设备在很多行业都得到广泛应用，而低温冷冻机则是行业专用制冷设备中常出现的设备。然而，传感器出现短路或温度过低却常常困扰着使用者。那么，这些问题的原因是什么，又该怎么解决呢？

原因一：传感器短路

传感器短路是低温冷冻机出现故障最常见的原因。通常出现短路的原因有两种。一种是因为传感器线路接触不良，导致电流无法顺畅流通；另一种是由于传感器出现损坏，无法正常工作。

解决办法：

1.检查传感器线路是否接触牢固。

2.使用万用表等工具，检查传感器的导通情况。

3.如有需要，可以更换新的传感器来解决问题。

原因二：温度过低

低温冷冻机在运行的过程中，应该保持设定的温度范围内。如果温度过低，就说明出现了故障。通常出现的原因有以下几种：

1.制冷系统中制冷剂不足或其它故障；

2.冷凝器或者蒸发器表面积灰或者积冰过多地主，导致传热效果下降，温度无法控制；

3.冷却水或者空气不足，导致制冷效果下降。

解决办法：

1.确认制冷剂是否足够，如果不足需要补充；

2.清洁冷凝器和蒸发器的表面，确保传热效果；

3.检查冷却水或者空气是否充足。

通过检查以上问题，很多情况下可以很好地解决传感器出现短路或者温度过低的问题。如果您还无法解决问题，请及时联系制冷设备的厂家或者专业的售后服务人员，得到更好的帮助。

不得不说，低温冷冻机的制冷效果是不言而喻的，但在使用过程中出现问题还是非常头疼的事情。以上提到的解决办法，可以说是问题解决的有效途径，希望可以帮到大家。这些问题并不是无法避免，准确地寻找原因并及时解决它们，既可以延长机器使用寿命，也可以更好地达到制冷效果。

相关问答

制冷机温度传感器是准确的。制冷机温度传感器是一种用于测量制冷机内部温度的设备。它通过感知环境中的温度变化,并将其转化为电信号进行传输和处理。制冷机温...

通常是指电子控制系统出现了故障。这种故障可能是由于电路板、传感器或其他电子元件的故障引起的。要解决这个问题,您可以尝试以下步骤:1.检查电源线是否插...

[回答]当条件满足后,压缩机继电器将自动接通电磁离合器,制冷系统继续工作。汽车空调各压力开关传感器作用与原理汽车空调压力开关的作用:机械式压力开关的...

一般传感器阻值是分不同功率的冰箱来看的,通常室温传感器为5K。那么管温传感器就是10K,要是冰箱室温传感器为5K,管温传感器就是10K,而柜机算法也会...

其次,可能是控制器故障,导致无法启动制冷机。另外,可能是制冷机内部的元件损坏,如压缩机故障或电路板故障。还有可能是传感器故障,导致制冷机无法检测到...

更换:1、找到空调温度传感器。找到后,要用万用表测量,看是否是传感器坏了;2、确定故障后要更换原装同型号的传感器。空调外机传感器主要用于检测室外环境...

关于这个问题,PLC报警可能是由以下原因引起的:1.传感器故障:传感器可能出现故障,导致PLC无法正确读取传感器数据。2.机械故障:机器可能发生故障,例如电...

冰箱出现此现象,由以下几种原因导致:1.设定温度高。2.一次性放入大量食品,摆放过于严密。3.食品摆放位置靠近后壁或者温度传感器。4.冷藏门未关好或门封不...

[回答]冷水机系统软件中温包温度传感器构件的功效,在工业冷水机系统软件中温包温度传感器构件是由温包、毛系学管及金属波纹管(或脉冲阻尼器)三一部分构成...

高压,估计是冷凝器风扇没启动,冷却水不流...当然也有可能是高压保护坏了或被调低了保护值。若使用的是407c冷媒,也有可能是环境温度太高,用水淋室外机,开一...