近日有專家對我們提到,杭州一家公司通過冷鐓(也可稱為冷精鍛)技術,將人形機器人絲杠的運行壽命提升到了真正可用級別,成本公攤也有望降到可用范圍。
目前,人形機器人有兩個部位主要用到絲杠,分別是腿部線性執(zhí)行器和靈巧手,前者多采用反向行星滾柱絲杠,后者則多用微型滾珠絲杠,兩者精度要求都不算低,在原先,市場上大多靈巧手用的微型滾珠絲杠,多是由磨床制造,設備要求較高,精密加工和裝配的要求也高,大多企業(yè)單位生產(chǎn)時間達數(shù)十分鐘,能保證余量、精度、效率都能滿足的企業(yè)少之又少,大多最終生產(chǎn)的絲杠產(chǎn)品運行壽命普遍就僅20萬次,對于落地而言成本過高,因為這意味著如果人形機器人每天在工廠干12小時,每分鐘抓放10次工件,一天約拉升約7200次,20萬次最晚1個月就會報廢更換。
反向行星滾珠絲杠運行架構(gòu)是螺母帶絲杠運行,因此設計上難度在于需要緊湊適配機器人關節(jié)、制造公差小、可傳大載荷扭矩,而且球軸承隨著磨損精度衰減問題較為明顯,動態(tài)響應滯后,加之加工慢、產(chǎn)量低,行星滾柱絲杠的精度等級從P0到P7,P0最高,人形機器人大多得需要P5級精度,P5級對應ISO標準的C5級,指的是300毫米行程誤差在±0.01毫米內(nèi)。
因此業(yè)界傳聞部分企業(yè)據(jù)稱放棄線性執(zhí)行器方案改用旋轉(zhuǎn)式方案,或者較為可行的方案是將滾珠絲杠替換為行星滾柱絲杠,因為同等精度尺寸的行星滾柱絲杠的壽命遠高于滾珠絲杠,但目前行星滾柱絲杠的應用難點在于加工難度高、加工效率低和成本高,因此如何降本將成為未來重要課題,冷鐓工藝有望解決微型行星滾柱絲杠成本問題。
▍絲杠冷鐓工藝是個新思路?
9月24日,新坐標發(fā)布冷鐓工藝微型行星滾柱絲杠,精度可達C3,絲杠齒形一次成形精度可達IT4級,效率5min/根(高于市面平均效率5-10倍)。而且目前手部微型絲杠加工已經(jīng)成熟,產(chǎn)品送樣中,公司稱正在研發(fā)冷鐓工藝腿部大絲杠,而且絲杠滾壓工藝迎來突破進展,布局循環(huán)式、反向式大小滾珠絲杠,預計十月底推出0.5mm及7.5mm導程絲杠,靜荷載500N、20000N,充分驗證冷鍛工藝技術路徑的可行性。
新坐標成立于2002年,總部位于杭州市余杭區(qū)倉前工業(yè)園,是國內(nèi)精密冷鍛件制造的龍頭企業(yè),于2017年在上交所主板上市。該公司最早是深耕汽車零部件制造,采用冷鐓工藝技術打造類似產(chǎn)品,積極開拓汽車變速器、精密電磁閥、空心電機軸、動力電池殼體精密零部件、絲杠精密零部件,以及不銹鋼精密冷鍛制品等多個高附加值領域。
冷鐓成形鍛造是指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形,以獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸鍛件的一種加工工藝,目前主要有三種生產(chǎn)模式,分別是分序冷精鍛、多工位冷精鍛、單工位多動作冷精鍛。國內(nèi)普遍采用分序冷精鍛。新坐標采用的模式則是多工位冷精鍛成形技術。多工位冷精鍛成形技術就是選擇合適的金屬坯料放置在冷鍛機上,施加高壓力將其壓入模具中成型,每次成型一部分,在多個工位上分次擠壓,形成所需的形狀和尺寸。
因為滾柱絲杠主要由絲杠軸、螺母、滾珠以及循環(huán)部件組成,傳統(tǒng)絲杠加工工藝為先用車床做粗加工,再用磨床做精磨,此種工藝能夠保證精度但效率極低;為追求效率提升,產(chǎn)業(yè)研發(fā)出通過以車代磨(即車床直接車削,不需要精磨)直接加工,此種工藝效率高,但目前精度存在上限。因此在機器人腿部的反向式行星滾柱絲杠,業(yè)界關注的焦點在于絲杠精度,若精度要求較高,則必須在粗加工后加一道精磨工藝;若精度要求一般(C5左右),則以車代磨將是性價比更高的工藝。
在汽車界,冷鐓技術壁壘相對高,覆蓋材料、模具、設備等全產(chǎn)業(yè)鏈技術,絲杠用冷精鍛成型技術的優(yōu)勢在于,能夠快速成型螺母和絲杠軸,可以減少在切削加工時形成金屬廢屑,減少原材料損耗,節(jié)約原材料成本,此外冷精鍛生產(chǎn)的工件形狀和尺寸容易控制,可以避免高溫導致的外形誤差,表面質(zhì)量和精度較高??梢哉f冷鐓工藝兼具加工效率高、材料損耗率低、綠色環(huán)保等優(yōu)點,近年來在汽車零部件加工方案的滲透率逐步提升,所以冷鐓工藝也被認為是靈巧手微型絲杠重要降本方案。
▍新坐標強在哪?
新坐標在設備端自研自制內(nèi)螺紋滾壓設備及熱成型設備,同時通過引進國際先進的多工位冷鐓機,結(jié)合公司長期積累的“平板卷制”工藝,能夠高效完成冷鐓加工,材料利用率達91%,遠高于行業(yè)平均的65%,成本直降42%,而且內(nèi)螺紋可3~5分鐘成型C3精度,內(nèi)螺紋設備成本僅幾十萬。
有消息稱其給三花智控提供的汽車熱管理項目里的閥芯閥柱就采用類似工藝,10月底可做好5臺,月產(chǎn)能達2萬套,從而已經(jīng)使得原材料使用量下降,且用冷凍的工藝生產(chǎn),大大提高生產(chǎn)效率,明年3月底達到3萬套,明年12月底達到4萬套,根據(jù)客戶需求擴產(chǎn)能周期為3個月,從而能為客戶降本增效。
近年來,公司開始將業(yè)務拓展至汽車發(fā)動機以外的領域,開始涉足汽車用駐車絲杠&機器人用絲杠領域的研發(fā)和制造,有望打造第二成長曲線。2025年4月29日,新坐標聯(lián)合浙江陀曼智能(專攻高端磨床及智能制造)成立杭州九月八精密傳動,持股77%,聚焦?jié)L柱絲杠、滾珠絲杠生產(chǎn)。公司積極布局全球市場,在歐洲(捷克)、北美(墨西哥)設立制造基地,隨著海外工廠陸續(xù)投產(chǎn),公司業(yè)績持續(xù)增長,展現(xiàn)出較強的盈利能力和國際競爭力。
憑借全球化布局和深耕,公司業(yè)績保持穩(wěn)健增長,2020-2024年收入CAGR=16.0%,其中24年海外收入實現(xiàn)同比+47%,海外收入占比從2020年的17%迅速提升至2024年的43%,客戶方面綁定歐洲大眾、通用等高端客戶。
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