数控机床以其高效率和高精度的加工特点日益成为现代制造领域的基础装备。随着当前国家能源和造船业的发展，大型的船用曲轴、核岛控制棒、核岛驱动棒、风电驱动杆等产品的需求量不断上升。这些都大大促进了大型车床特别是加工长度超过10m以上的数控机床地发展。本课题的目标是通过对数控机床的机械结构、电气系统、数控系统应用和伺服系统等方面的研究和分析，完成该产品的整机设计。并且结合数控系统、伺服控制的特点对机床研发后期的控制参数进行分析整定。本文主要工作为：（1）以用户提出的产品技术要求为导向，深入分析技术要求中各个用户需求点，将这些技术点分解到产品的机械系统、电气系统、控制系统等子模块中，再分别选出合适的设计方案，最后从整机的高度上将这些子系统统一构成满足客户需求的产品。（2）机械部分的设计从分析不同类型传动轴结构的设计优缺点入手。根据产品加工长度超过20m的需求，最终X轴运动单元采用了滚珠丝杠结构，而Z轴运动单元则采用了双齿轮齿条这种既能用于长距离传动又能避免系统刚性问题的结构。在运动轴的细节设计过程中，对机械参数特别是系统惯量也进行了设计计算。（3）在电气系统设计中，根据用户需要的系统功能，比较了现有的成熟数控系统，在现有系统类型中选择了Siemens840D数控系统。结合机床的机械布局等相关信息，对电气系统的整体结构进行设计。根据机械设计部分计算得到的参数进行伺服电机的相关匹配选型。（4）在完成机械和电气的硬件部分设计后，从伺服系统的需求和理论出发进行分析，选用PID控制方法，对伺服轴建立电流环、速度环、位置环的三环串级控制。通过仿真软件Matlab对运动轴伺服系统进行了仿真计算，并将计算结果应用到实际现场的控制系统参数调整中。优化和改进了系统参数，得到很好的效果。该产品在交付用户后，运行稳定，能够达到用户超长零件的加工精度要求，并大大节约了用户的加工时间。为未来该类型机床的批量生产提供了大量有用的数据。