步带传递功率的校核
分两种工作情况，分别进行校核。
（1）快速空载起动 电动机从静止到加速至nm=1200 r/min，由（6-5）式可知，同步带传递的负载转矩Teq1=2.78 N·m，传递的功率为P = nm × Teq1 / 9.55 =1200×2.78/9.55≈349.3W
（2）最大工作负载、最快工进速度 由（6-7）式可知，带需要传递的最大工作负载转矩Teq2 = 1.78 N·m，任务书给定最快工进速度vmaxf = 800mm/min，对应电动机转速nmaxf nmaxf =（vmaxf /δz）×α/360=160（r/min） 传递的功率为 P
P = nmaxf × Teq2 / 9.55 =160×1.78/9.55 ≈ 29.8W
可见，两种情况下同步带传递的负载功率均小于带的额定功率0.39kW。因此，选择的同步带功率合格。
3.2.3 实施步骤
（1）拆下普通滑动丝杠与溜板箱，取消丝杠与主轴箱齿轮的传动联系，利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体，滚珠丝杠仍安装在原丝杠位置，两端采用原固定方式这样可减小改装现场，并且由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠，从而使纵向进给整体刚性优于以前。滚珠丝杠选用单圆弧滚道截面，外循环方式精度选6级。为了在齿轮传动中消除间隙，实现微量自动补偿以提高传动精度，选用双片薄齿轮调隙，可调拉弹簧式结构； （2）拆下丝杠右端的支撑座，在坐标镗床上将其孔径镗至40mm，便与伺服电动机的支撑轴相配合；
（3）车削两个轴套（分别为一长一短），长套用于连接丝杠左端和左支撑座，短套用于连接丝杠右端与伺服电机转轴；
（4）对安装螺母的配件进行刨、磨、钻、铰和攻丝等加工，使其符合安装条件； （5）总装后，进行局部调整（如滚珠丝杠与道轨的平行度、螺母间隙和螺母上下前后位置等），力求使滚珠丝杠受力均匀，传动平稳，无传动间隙。
3.3 横向（X向）进给系统的改造
3.3.1 改造思路
横向进给系统改造应保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，由步进电机经减速器后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电动机安装在大拖板后端，用法兰盘将步进电动机与大拖板连接起来，一保证其同轴度和提高传动精度。
纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速，并用双片薄齿轮错齿法消除调隙，双片齿轮间没有家弹簧自动消除间隙，因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时，弹簧弹力显很小，起不到自动消除间隙的作用；当负载较小时，弹簧弹力又明显很大，则更容易加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。
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3.3.2 实施步骤
（1）拆下刀架、小拖板及滑动丝杠；
（2）车削一根定位芯轴，保证法兰盘孔与大拖板后孔的同轴度。定位后，配钻四个螺钉孔，并攻螺纹；
（3）车削一根手轮轴，代替原丝杠手轮轴，用于与滚珠丝杠连接； （4）车削两个连接套，用于丝杠连接电机旋转和手轮轴； （5）铣去大拖板上与螺母发生干涉的部位；
（6）利用车床主轴和尾座将螺母安装到丝杠上，在利用锁紧螺母进行预紧，消除间隙； （7）总装后，用垫片调整螺母上下位置，使其传动平稳。
3.4 刀架
3.4.1 选用选用LD4-6132型电动刀架
因为设计要求刀架的最大回转直径为400mm，而最小的三角刀架的设计高度大大超过60mm，故选用LD4-6132刀架型号，因刀架为外购件，其尺寸已成定值，故选用四方刀架。即LD4-6132。该刀架可以夹持4把刀，采用鼠牙盘为分度定位，利用步进电机实现自动转位。
3.4.2实施步骤
（1）拆下原手动刀架；
（2）在小拖板上钻四个安装孔，并攻丝； （3）手动抬起电动刀架，将刀架安装在小拖板上； （4）安装后，试用MDI功能换刀，观察三相电源有无接反。
3.5 主轴传动系统的改造
3.5.1改造思路
为提高机床自动化程度，实现在加工过程中自动变速，对原CA6140A主轴传动系统进行一定的改装。
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3.5.2 实施步骤
（1）取消原变速箱，将主轴电机换成四速异步电机； （2）保留原主轴箱内的背齿轮机构。
3.6 滑动导轨副的改造
对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。
普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。因此在对其进行 数控化改造的同时必须针对机床导轨状况进行必要的检修处理，对于磨损较严重的更要进行大修，即进行磨削、淬火、贴塑、配刮等处理，同时采用合理的润滑，充分保证其精度。
3.7编码器
3.7.1 改造思路
车螺纹时，主轴转一圈，车刀移动一个螺距（单头），主轴与丝杠应同步动作，为保证每次吃刀都不乱扣，必须安装一个光电编码器。
按要求编码器与主轴的传动比应为1：1，由两个齿数均为50的塑料齿轮来实现，但由于车床结构不符合安装要求，只能通过自制挂轮间接实现1：1的传动比要求。
3.7.2实施步骤
（1）拆下原有的挂轮，加工两只67齿与90齿挂轮； （2）增加一只中间继电器，有电门锁开关来控制机床的电源；
（3）在电动刀架三相电源进线处加装快速熔断器和热继电器（2.5A），保证电动刀架安全工作。
4 光栅尺安装与调试 4.1 光栅尺的安装
在光栅尺的安装时应尽量与运动方向的元件保持一致性；大多数机床的运动系统一般部
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是运用精密滚珠丝杠副，理论上要求光栅尺安装在进给丝杠副的轴线上。但由于实际受结构的限制以及空间的影响，光栅尺都安装在导轨外侧，如果光栅尺装配不当，特别导轨误差，对位置测量有巨大影响。为了将由此产生的阿贝误差降到很小，定尺和定尺外壳应尽可能地固定于机床的固定结合面上，安装面一定要与机床导轨平行。这就要求安装面与丝杠轴线的正侧(即安装基面与运动导向基面)保持平行≤0.10mm。在加工安装基面时可以加工一个2～5mm的凸台作为光栅尺的定位基准，要求与导轨正侧≤0.01。在安装光栅尺时可以靠在定位基准上，这样也便于光栅尺的装配，光栅尺安装在导轨外侧，也便于调试和将来的维修。 光栅尺在安装时，要避免各种加速度，抗振的最高值在55～2000Hz，对振击和冲击负荷(平正弦型)允许加速度最高值在llns；在装配调整时应避免使用钢件或相近材质的部件；不要固定在热源附近，机床在使用一年以后，应对光栅尺进行校正，同时应检验光栅尺的运行情况；如需清洗时应该用棉球沾无水酒精擦拭，如果光栅尺污物太多，应让技术人员拆下光栅尺的一头用无水酒精冲洗，不允许用其他可以产生结膜的物质清洗。
4.2 光栅尺的校正
首先将扫描头输出接头与数字显示器相连，把扫描头移至测量起点，将激光干涉仪置于工作台上并将其清零；然后将扫描头全程移动，转动校正螺钉，使其在任意位置上时数字显示器上读数与激光干涉仪上的读数相等。
光栅尺的定尺与动尺的相对移动代表机床的位移，定尺安装在固定结合面上，而动尺则需要用支架与运动部件连接，这就要求支架有足够的刚性。在动尺运行时，要消除支架也各部件间的共振。
5 参考点的建立
数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行与主轴方向即纵向为Z轴，垂直与主轴的方向即横向为X轴，刀具远离工件的方向为正向。
CA6140A车床的坐标原点定在卡盘基座与主轴中心的交点上，如图4.1所示；数控系统是通过检测参考点的具体位置来确定机床坐标系的，选用两个限位开关，X轴反向和Z轴反向安装在机床上，用于建立参考点，当移动刀架两个都有信号输出时，刀架的当前位置就为参考点R，测量X 和Z ，并将它们写入机床数据库，即可在数控系统中建立坐标系。利用手动对刀，设定机床的原点O（x=0，z=0），位于卡盘前端面中心，设定机床软极限C（x=200，z=200）;
6.安全防护
6.1 硬防护
改造效果必须以安全为前提。在车床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切削及硬粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。 6.2 软防护
为了避免刀架纵向或横向冲出工作台需对其进行超程保护控制，其控制原理为：
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1. 当向X轴正向移动时刀架撞到+M-SQX1限位开关电路切断电源，使其断电停车；当向X轴负向移动时刀架撞到+M-SQX2限位开关电路切断电源，使其断电停车；
2. 当向Z轴正向移动时刀架撞到+M-SQZ1限位开关电路切断电源，使其断电停车；当向Z轴正向移动时刀架撞到+M-SQZ2限位开关电路切断电源，使其断电停车。
如果刀架超程要在超程按扭的配合下使其回到工作行程范围内，一旦操作不当或机床误动作急停按扭可以使其在任何位置停止，这样大大提高了系统的稳定性和减小了费品率，且可以大幅度的提高工人的人身安全 。
7.数控化改造的经济评估
7.1 改造所需的费用
因为本次改造是采用，自己购买零配件，自己改造，所以费用主要是改造中所需零配件的费用为主以及一些相关的运输费用。下面以列表的形式罗列相关各项所需费用，详见表
编码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 配件名称 数控系统GSK980TD 主电机Y132M-4 纵向进给步进电机 横向进给步进电机 纵向进给丝杠 横向进给丝杠 电动刀架 手轮 光电编码器 螺母座×2 连接杆×2 法兰盘 价格/元 12000 1200 2000 1500 3000 1000 3000 2000 260 500×2 200×2 200 27560 改造所需总费用 从上面的表中可以看出改造一台CA6140只需要不到3万元的费用，而购买一台新的CK6140则需要11万多，由此比较，我们可以知道改造一台比新买一台要远远减少很多费用。当然，改造的机床也有优缺点。
(1) 减少投资额、交货期短
同购置新机床相比，一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～
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