改造CA6140车床（如下图）的基本思路是把原来的机床进行大修，只保留机床导轨、主轴、尾座等部件，其余的全部撤除。带之以滚珠丝杠和步进电机，用数控系统来驱动各轴的运动。经过严密的计算和论证，选择丝杠和驱动电机，根据使用要求，选择系统配置和设计控制电路，布置各传感器。
数控系统采用国际通用的SIEMENS系统，可靠性好，功能强大。并根据用户的要求设计了新颖的外观。该设备改造后取名“CK6140A数控车床”。

设计基本参数
设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。设计参数如下：
最大加工直径             在床面上               400mm
                         在床鞍上               210mm
最大加工长度                                    1000mm
快进速度                 纵向                   2.4m/min
                         横向                   1.2m/min
最大切削进给速度         纵向                   0.5m/min
                         横向                   0.25m/min
溜板及刀架重力           纵向                   800N
                         横向                   600N
主电机功率                                      7.5KW
代码制                   ISO                         
脉冲分配方式             逐点比较法             
输入方式                 增量值，绝对值通用
控制坐标系               2
最小指令值（脉冲当量）   纵向                   0.01mm/脉冲
                         横向                   0.005mm/脉冲
机床定位精度             ±0.015mm
刀具补偿量               0mm～99.99mm
进给传动链间隙补偿量     纵向                   0.15mm
                         横向                   0.075mm
自动升降速性能有其他要求：
原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本，缩短改造周期。
(2) 机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试、拆卸方便；需经常调整的部分调整应方便。


	对于普通车床的经济型数控改造，在考虑总体方案时应该遵循的基本原则为：在满足设计要求的前提下，对机床的改造尽可能少，以降低成本。
数控系统运动的确定
	数控系统按运动方式可以分为点位控制系统，点位直线控制系统，连续控制系统。由于CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控（MNC）系统采用连续控制系统。
伺服进给系统的改造设计
数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环。
    采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械运动中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。但它结构复杂，技术难度大。调试和维修困难，造价高。由于所造成的CA6140促车床的目标加工精度不很高，采用闭环控制系统的必要性不大。
    采用直流或交流伺服电机驱动的半闭环控制，其性能介于开环和闭环之间。由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电机驱动的开环控制。由于反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统和稳定性较易保证。所以比闭环容易实现。但是，采用半闭环控制，调试比开环复杂，设计上也要有其特点，技术难度大。本设计要求不高，为经济型数控改造，通常情况下均采用以步进电机驱动的开环控制。开环控制具有结构简单，设计制造容易，控制精度较好，易调试，价格便宜，使用维修方便等优点。缺点是步进电机没有过载能力启动频率低，工作频率也不高等。开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济数控设备中。
    经过上述比较，决定采用开环控制系统。执行机构的结构及传动方式的确定纵向进给结构的改造：拆去原机床的溜板箱，光杆与丝杆以及安装座，配上滚珠丝杆及其相应的安装装置。纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床床尾，并不占据丝杆空间。由于采用了滚珠丝杆，可提高系统的精度和纵向进给刚度。横向进给结构的改造：由于原横向进给的丝杆空间有限，一种方法是拆除横向丝杆换上滚珠丝杆，但在现在的滚珠丝杆系列中选出合适的丝杆副比较困难，需特制滚珠丝杆副的丝杆轴不是整体的，而是采用分移式，然后采用联轴器联接；另一种方法仍采用原丝杆，这样做就避免了特制滚珠丝杆副的麻烦，减少成本，但需要电气补偿丝杆精度和反向间隙的措施。本方案采用前者，并且保留原手动机构，横向步进电机和减速器安装在机床后侧。主轴箱的设计：由于本设计可在不对主轴改动的情况下满足要求，因此主轴不改动以降低成本。
5、数控系统的硬件电路设计。
	任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能好坏直接影响整个数控系统的性能。有了硬件，软件才可有效运行。数控系统中关键部分为控制装置。
数控装置的设计方案也有多种方案，通常有：
（1）、可以自己设计制作
（2）、可以采用单板机或工控机改制
（3）、可以选用现成的数控装置作少量的适用化改动或装配
	在普通机床的经济型数控改造中，一般多采用后两种方法，一般情况下，要求如果有现成的数控装置可以满足要求，这时通常都采取现成数控装置的方案。因为自行设计制作不但费时且不经济。同时质量上也难以保证，另一种情况为购置现成数控装置产品，当满足不了所需的数控功能，这时须将数控装置经自行补充或改造其硬件电路来满足要求。单作为毕业设计，本设计采用第一种方法即自行设计数控装置。
在自行设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：
a）、时钟频率和字长与被控装置的运动速度和精度密切相关
b）、可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关
c）、指令系统功能强弱与灵敏性相关
d）、I/O口扩展的能力与对外控制的能力有关
e）、开发手段，包支持开发的软件和硬件电路，与开发周期，推广应用有关
除此之外，还应根据系统应用场合，控制对象以及各种性能、参数、要求等，综合起来考虑确定CPU。
	目前在数控系统中常用的CPU芯片有8086、8088、80286、80386、8098、8096等16为机的CPU，也有采用8080、Z80和8051、8031、8751等8位机的CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要因为它们的配套芯片价廉，普及性、通用性强，制造和维修方便。完全能满足经济型数控机床过改造需要。为此，本设计采用MCS-51系列单片机组成的数控装置用微型控制机。