行星滚柱丝杠是实现机器人关节旋转与直线运动转换的关键硬件。相比传统滚珠丝杠,行星滚柱丝杠具有更高的精度、更强的承载能力和更长的使用寿命,是特斯拉Optimus、Figure等人形机器人采用的关键技术。

从技术结构上看,行星滚柱丝杠通过多个滚柱在丝杠与螺母之间形成行星式滚动,大幅增加了接触面积和承载能力。而这一技术长期被海外企业垄断，成为制约人形机器人成本下降的关键瓶颈。

核心瓶颈主要在于材料、加工工艺和设备三个方面。

材料方面，国产轴承钢在材料层面存在纯净度与组织均匀性不足的主要短板。

我国生产滚珠丝杠使用的原材料主要是轴承钢GCrJ5，为优质合金钢，不比日本THK、中国台湾上银所用的材料差，但是我国的钢材纯净度整体水平较差。以氧含量举例，我国国家标准规定，高碳铬轴承钢氧的质量分数在在15×10-6以内，而日本、瑞典等工业发达国家轴承钢的氧含量普遍在10×10-6以下，甚至达到5×l0-6以下。

这些材质上的瑕疵，在滚柱长期承受来回挤压、交变受力时，会产生应力集中，很容易催生细微疲劳裂纹，还会让裂纹不断扩大，直接缩短滚柱的疲劳使用寿命，制约了国产滚柱、高端轴承及人形机器人关节等核心零部件的性能提升。

加工工艺方面，螺纹磨削精度、热处理变形控制、装配一致性等工艺know-how积累不足；

螺纹磨削方面，国产专用磨床可以达到G3级导程精度（≤3μm/300mm）、Ra≤0.16μm。虽然近年通过优化磨削参数、引入热补偿与多轴联动控制，精度有了显著提升，但高端亚微米级稳定性与一致性仍需突破；

热处理环节由于不同批次纯净度参差不齐，前期预备热处理工艺也常常做得不标准。这类细长丝杠零件淬火后，很容易出现弯曲、尺寸跑偏等严重问题。而且残余应力释放、深冷处理、校正调直这些工序，都没有统一标准参数，等到后面精加工时，零件还会再次变形，直接影响成品精度；

装配端缺少精密尺寸分级选配体系，丝杠、螺母、滚柱尺寸链匹配精度不足，装配时也很难做到滚柱均匀排布、咬合间隙和受力负荷保持一致，再加上没有统一的磨合流程和全套动态检测把关，最终做出来的批量产品，运行性能、操作手感和使用寿命差别都很大，品质不稳定。

设备方面，高精度螺纹磨床、检测仪器依赖进口。

高端螺纹磨床在主轴刚性、导轨精度、热稳定性及螺距动态补偿能力上存在差距，难以稳定满足行星滚柱丝杠微米级螺纹磨削要求，海外设备价格高昂使得丝杠厂商生产成本高。海外设备商的交期延长造成设备紧缺，限制了国内丝杠厂商的扩产。

来源：开源证券研究所

虽然我国高端行星滚柱丝杠与世界知名品牌仍有差距，但近些年如秦川机床、鼎智科技、南京工艺等企业正加速布局，这些企业正通过加大研发投入、建设智能化产线、攻克关键技术等方式，逐步缩小与国际巨头的差距，我相信随着人形机器人的逐步落地，将推动行星滚柱丝杠产业进入快速发展期。

参考来源:

各企业官网

开源证券《丝杠：直线传动精密部件，人形机器人与汽车智能化 带来历史性新机遇