从设计、内螺纹加工到生产设备，揭示行星滚柱丝杠的核心技术壁垒。丝杠、螺母与滚柱共同构成了行星滚柱丝杠传动机构的关键部件。这种装置巧妙地将旋转运动转化为直线运动，融合了螺纹传动与滚动螺旋传动的双重优势。其独特之处在于，滚柱体上雕刻着螺纹，通过螺母或丝杠的旋转，滚柱的行星运动被转化为直线运动。这种结构使得滚柱与螺母之间无轴向位移，滚柱在封闭空间内循环运动，依靠滚动与滑动的摩擦来传递动力。
在行星滚柱丝杠中，丝杠作为线性关节中价值量最高的部件，其设计、加工及生产设备都构成了重要的技术壁垒。以特斯拉Optimus机器人为例，单个机器人需要14个丝杠，而Rollvis的行星滚柱丝杠价格高达元/个，显示出单个机器人丝杠的价值量。
衡量行星滚柱丝杠性能的核心指标是精度，而这又受到丝杠、螺母和滚柱的螺距及同轴度误差的严重影响。这些误差因素与行程误差呈正相关，其中丝杠螺距的敏感性指数最高，达到。因此，提高这三个部件的加工精度，是确保丝杠整体传动精度的关键。
行星滚柱丝杠的核心技术壁垒还包括丝杠设计和螺纹加工工艺。合理的螺纹副及齿轮副结构参数设计，以及精湛的螺纹加工工艺，都是打造高性能行星滚柱丝杠的必备条件。外螺纹的加工工艺包括硬车、磨削、滚轧和旋铣，其中磨削技术以其高精度而著称，滚轧则以其高效率受到青睐，而硬车和旋铣则在精度和效率上达到了较好的平衡。行星滚柱丝杠通过零件间的螺纹啮合来实现传动，因此螺纹的加工精度对系统的传动性能、使用寿命以及平稳性至关重要。为了提升PRS的整体性能，优化螺纹加工技术显得尤为关键。目前，PRS螺纹的制造工艺主要以成型加工为主，例如硬车、磨削、滚轧成型以及旋风铣削等技术都被广泛应用于丝杠副螺纹的制造中。
相较于外螺纹，内螺纹的加工难度要大得多。目前，高精度的内螺纹加工仍然以磨削为主，尽管其精度高，但效率相对较低，且对磨床设备的要求也相当严格。未来，铣削技术有望成为内螺纹加工的新选择，其加工效率较高，设备要求相对较低，但需要注意的是，随着加工深度的增加，其效率可能会有所下降。
此外，行星滚柱丝杠的核心技术壁垒还包括磨床等先进加工设备的掌握。高档数控机床行业是我国面临的又一重要挑战。数控磨床的核心部件包括数控系统、主轴、丝杆、线轨等，尽管国内机床厂商在提高机床精度和稳定性方面做出了不懈努力，但与国际水平相比，仍存在一定的差距。特别是在高档数控机床配套的数控系统方面，国内市场基本被发那科、西门子等境外厂商所占据。欧洲和日本是高端磨床的主要产地，然而它们对中国采取了出口限制措施。在年4月，DMG公司为出售给中国的机床配备了RMS装置，并增加了位置传感器。同时，日本发那科高端五轴数控系统也对中国禁售。数控系统对于提高螺纹磨床的精度至关重要，但目前高档数控机床配套的数控系统仍被发那科、西门子等境外厂商所垄断。尽管如此，在采用国外数控系统的基础上，国产磨床已经达到了P1及以上的加工精度。例如，上海机床厂生产的SK型数控丝杠磨床，能够磨削出P1级甚至更高精度的滚珠丝杠，适用于多种螺纹齿形的磨削。此外，汉江机床生产的SK数控丝杠磨床，也能满足批量加工的要求，并配备了螺纹自动对刀装置和金刚滚轮修整器，实现高效且精密的磨削。
在丝杠、螺母和滚柱的加工流程中，精度和硬度要求高的丝杠必须经过淬火处理，以保证其机械性能、硬度和稳定性。淬火后的丝杠需要经过多次回火和冰冷处理来消除应力。同时，预备热处理阶段也至关重要，主要包括淬火和高温回火，校直过程中应避免反复压校以免影响精度。丝杠在粗车后会产生较大的应力集中，因此需要通过高温失效来去除内应力，并检测圆跳动是否符合标准。经过磨削加工后的丝杠会产生应力甚至表面裂纹，因此还需要进行低温时效处理以确保质量。螺母的加工难度相对较高，主要由于其结构尺寸紧凑且内部空间有限。在生产过程中，滚珠螺母内轨道的法截形通常采用双圆弧设计，其工艺流程包括下料、锻造、粗车外圆、磨削、钻孔、车削90°的V型螺旋槽、渗碳或高频淬火以及内轨道磨削等多个环节。
由于车削后磨削余量较大，容易产生干涉，因此在加工螺纹时，通常需要分几次切削才能达到要求。在每次切削时，必须保持进刀点的一致性，即从螺纹螺旋线的起点切入，以避免损坏已切好的螺纹沟槽，造成所谓的乱扣现象。
此外，在内滚道的螺纹车削粗加工和磨削精加工之间，存在一个二次装夹的问题。由于工件在热处理或精磨等工序后可能发生变形，因此不能简单地以上次加工的刀具位置为基准。为了避免因乱扣导致的螺纹失效，对螺纹沟槽进行精确的对刀操作显得尤为重要。
那么，齿轮和轮毂轴承厂商在进军丝杠赛道时，他们具备哪些优势呢？首先，这些厂商通常拥有精密金属机加工能力，这是进军丝杠赛道的基础条件。其次，齿轮和轮毂轴承的设计与制造逻辑与行星滚柱丝杠相通，这使得他们在技术和经验上具有一定优势。
当然，要想在丝杠市场上占据一席之地，仅凭这些优势还远远不够。还需要不断研发创新、提升产品质量以及加强市场推广等多方面的努力。磨齿技术是制造高精度齿轮的关键工艺。通过磨齿，可以加工硬化齿轮，校正预加工中的误差，消除热处理变形，从而显著提升齿轮的加工精度。当前，磨齿工艺主要采用蜗杆砂轮磨削中小规格齿轮，或采用成形砂轮磨削部分齿轮。对于大规格齿轮，则通常采用成形磨齿法。
提高磨齿效率是行业追求的重要目标。这主要通过引入CNC技术和新型磨削材料CBN来实现。目前，碟形砂轮和大平面砂轮的磨齿精度已达到DIN2级，但效率较低。相比之下，蜗杆砂轮磨齿虽然精度略低，达到DIN3~4级，但其效率较高，特别适用于中、小模数齿轮的磨齿，且砂轮修正相对简便。
轮毂轴承的加工工艺与丝杠螺母有许多相似之处。为确保产品精度，第三代轮毂轴承采用了三遍磨削循环：初磨、细磨和终磨。这种轴承结构复杂，包含多达9个零件，如双列角接触球轴承、外圈双沟道、内轴圈和内圈等。在初磨循环后，还进行了回火处理，以稳定材料组织和减少变形。为应对结构特点，内外圈的磨削加工在多个表面进行了留量增大。此外，工艺安排也考虑到了热处理变形的影响，通过返车工加工内圈轴端处螺纹和法兰盘上的安装孔、定位孔来减小这种影响。
随着丝杠市场的潜力逐渐显现，国内企业纷纷布局。齿轮和轮毂轴承厂商因其工艺和设备的同源性，纷纷涌入丝杠市场。
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