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数控机床机械系统改造的目的是提高机床的精度、性能、可靠性和使用寿命。通过分析找出所改造机床的薄弱环节和潜在弱点，以便从改造的机械结构设计、改造工艺方法、使用和维修等各方面采取对策和措施，采用先进、成熟的技术改造传统落后的设备，增长改造机床的可靠性及精度。
主轴箱是改造机床可靠性的最薄弱环节。在加工过程中，主轴箱的故障主要有噪声过大、漏油、发热等。
（1）主轴箱噪声控制措施 主轴箱使用过程中噪声过大的原因主要有三种：
1）主轴齿轮直径大、厚度薄、容易产生振动、噪声过大，应选用相对较厚的齿轮，减少振动。
2）主轴弯曲导致加工过程中传动不平稳而出现噪声过大现象，应更换或修复主轴。
3）主轴工作台加装辅助托架后，加工直径虽然变大，但工作台刚度大大降低，受力后引起工作台弹性变形，形成对主轴箱的冲击。
（2）主轴箱漏油控制措施 主轴箱漏油主要是由于密封圈装配孔加工精度不够、密封圈装配不紧、主轴箱升温密封圈变形等情况引起，应更换密封圈。
（3）主轴箱升温控制措施 主轴箱升温过高主要是由于主轴箱轴承润滑不良造成的，应改善润滑条件。
液压系统也是改造机床可靠性的薄弱环节之一，机床液压系统的故障主要有系统压力波动影响压力继电器正常工作、液压缸漏油严重、断电后液压缸不起夹紧作用。
1）液压系统压力波动控制措施。在原液压系统设置抗干涉的液压回路，系统增加蓄能器。
2）工作台锁紧机构漏油控制措施。采用质量好的密封件。
3）工作台锁紧机构不起夹紧作用控制措施。在液压泵至减压阀的油路之间可以增设一个单向阀。
传动进给系统故障主要体现在定位不准，一是由于伺服电动机与传动丝杠之间联轴器的防止后退螺钉松动，造成连接部分间隙过大使旋转不同步；二是因为丝杠质量存在问题，丝杠螺母使用一段时间反向间隙过大，需要调整丝杠螺母间隙到允许范围；三是因为机械负载太重，导轨面加工精度不到位，低速运行时产生爬行现象。
传动结构的改造，将原有传动结构去掉，重新设计安装滚珠丝杠、伺服电动机及安装连接加工件，修复导轨等。