随着我国航天工业的蓬勃发展和航天任务的日渐复杂，对于运载火箭运载能力的要求日益提高。大尺寸薄壁结构件是重载火箭、大型飞机等国家重大型号产品中的关键部件。该类零件往往具有几何尺寸大、刚度低、形状不规则、材料去除比重高、加工周期长等制造特点。为满足大型薄壁构件的铣削加工要求，系统采用镜像加工方式。　　本文对薄壁构件镜像铣削加工装备的数控系统进行了整体设计，并针对系统串联轴末端刀具运动轨迹的轮廓控制进行了研究。根据薄壁构件镜像加工装备的技术指标与功能要求，对数控系统进行了整体规划。基于开放式数控系统的设计理念，采用“IPC+运动控制器”的控制结构。设计了系统总体硬件结构、全闭环伺服结构及进行了电机选型；设计了控制系统的总体模块化软件结构，包括用户管理、运动控制和通讯模块规划。针对伺服系统在镜像加工中的轮廓控制问题，将其简化为双轴伺服系统的轮廓控制问题，提出了一种改进的轮廓误差估计模型并与经典轮廓误差估计模型进行对比；提出了基于交叉耦合结构的轮廓控制器用于提高轮廓控制精度。采用 Matlab/Simulink软件环境对多种轮廓误差估计模型、是否采用交叉耦合结构及采用多种轮廓误差估计模型的交叉耦合轮廓控制器进行了对比仿真，并进行了数据分析。实验结果表明改进的轮廓误差估计模型估计效果明显更接近真实轮廓误差值，基于改进轮廓误差估计模型的交叉耦合轮廓控制器能够明显提高系统轮廓控制精度。最后，为验证提出的改进轮廓误差估计模型的精确性及交叉耦合轮廓控制方法的有效性，采用了数控十字滑台配合LabVIEW软件环境的双轴伺服轮廓控制系统，并在其上进行轮廓误差估计和双轴轮廓控制实验。实验结果表明改进的轮廓误差估计模型能够有效提高轮廓误差估计效果，相比传统切线法估计模型，改进的轮廓误差模型估计偏差平均值、最大值及均方根值分别减小了64.47%、52.89%和62.50%；基于改进轮廓误差估计模型的交叉耦合轮廓控制器能够明显提高系统轮廓控制精度，相比无交叉耦合结构、基于切线法和内切圆法的交叉耦合轮廓控制器，轮廓误差均方根值分别减小了89.61%、48.39%和11.11%。