在工程实践创新中心，五轴及多轴加工中心作为高精度自动切削领域的关键加工装备，是支撑学生精密制造能力培养的重要实践平台。但对初涉数控加工的学生而言，机床对刀往往是横亘在创意设计与成品落地之间的“拦路虎”：手工对刀风险高、尺寸测量依赖三坐标测量仪反复搬运、加工质量缺乏实时闭环反馈……一系列痛点既放缓了教学节奏，也制约了设备运行效率。如何消解学生上机操作的忐忑感，让实操过程更加从容？工程实践创新中心依托学校仪器设备开放共享基金项目支持，立项实施“基于在机测量技术的加工中心智能化升级与共享应用创新”项目（编号：KFGX2026009），为传统加工中心装配“智慧眼”与“灵巧手”，推动数控加工教学模式由“经验驱动”向“数据驱动”跨越升级。
手工操作“三大痛点”，制约教学与共享效率
当前，加工中心在日常教学与共享运行中，主要面临三大痛点。“测量难”：学生加工完成的零件是否合格，往往需要搬运到三坐标测量仪上检测，过程繁琐、耗时费力，且二次装夹极易引入精度误差。“上手慢”：对于没有数控经验的学生，手动找正、对刀操作技术门槛高，稍有不慎就可能导致刀具与工件碰撞，造成程序中断或设备急停，拉低整体学习效率。“闭环缺”：传统的“加工-检测-返修”流程相互割裂，学生无法在加工过程中实时获知尺寸偏差信息，难以形成“发现问题-即时补偿-验证结果”的完整闭环。
集成“在机测量”，构建“加工-测量-补偿”智能闭环
针对上述痛点，项目团队提出了一套集硬件升级与软件开发于一体的智能化解决方案。方案核心是为加工中心加装红外触发测头与对刀仪，相当于为机床植入了可实现工况感知与误差自省的“感知单元”。技术层面，项目研发一键式自动对刀与自适应加工闭环系统：系统可自动完成刀具长度和直径参数的测量，在加工过程中实时检测工件尺寸。一旦识别尺寸偏差，系统将自动生成补偿指令，修正后续刀路，实现“加工-测量-补偿”的全流程无人干预自动化运行。该方案打破了“凭手感、靠经验”的传统加工模式，让每一次切削工序都有据可依、有数可循。
降门槛、提效率、保安全，让设备更“好用”
该系统的核心优势，在于精准匹配教学实训与设备开放共享场景下的三类关键诉求。降低学习门槛：项目配套开发一系列标准化加工模板，学生无需编写复杂数控程序，仅需调用模板、录入关键参数，即可完成从对刀、加工到测量的全过程，将精力聚焦于工艺设计与创新本身。提升教学效率：经测算，系统投用后，工件单次检测时间缩短60%，避免了工件反复搬运和重复装夹。原需半小时以上的对刀操作，压缩至5分钟以内，课堂节奏变得更加紧凑高效。在已开设的劳动教育金属浮雕加工课程中，非工科专业学生可将对刀操作时间压缩至3分钟以内。筑牢安全防线：项目构建并完善“路径仿真--干涉检查--急停逻辑”三重安全防护体系，与在机测量软件深度联动，即使在开放共享时段，也能保障设备安全稳定运行，让管理者放心、使用者安心。
从“被动接收”到“主动探索”，以数据驱动学生工程能力成长进阶
随着项目落地实施，工程实践创新中心的教学实训与设备共享生态正持续优化。改造完成后，单台加工中心年均使用机时预计达2800小时，每年支撑230个课堂、近万人时的教学实训任务，全面覆盖劳动教育课程金属浮雕加工、工程训练课程五轴/多轴加工、综合实训、公选课程、学科竞赛及学生自主创新加工等多元应用场景。其中，学生自主加工的岗前培训时长由原来60分钟压缩至15分钟，多轴加工课堂的产品检验环节时长由原来的15分钟下降至3分钟。
更重要的是，这套系统正在推动学生工程思维的重塑升级。过去，学生做完一个零件，只能得到一个“合格”或“不合格”的结果；现在，他们可通过屏幕直观获取每道工序的实时加工数据，清晰理解偏差产生的机理与补偿修正的全过程。这种全流程“数据闭环”的训练模式，让学生在走出校门前，就具备了现代智能制造所必备的“质量意识”和“数据思维”。
以“智慧加工”为起点，赋能创新实践纵深发展
本项目不仅是设备的智能化升级，更是数控加工教学模式的一次创新探索。后续，项目团队将持续深化在机测量技术的应用，将成熟经验复制到中心更多计算机数控（CNC）设备，形成一套可推广的设备智能升级改造方案。同时，中心还将依托“工创空间”专项通道，为审核通过的学生创新项目提供更多免费机时，鼓励学生将天马行空的创意构想，通过这批“聪明”的机床转化为实物成果。以设备强实践根基，以平台育创新人才，工程实践创新中心正以实际行动，为培养兼具数字化素养与工程创新能力的新时代卓越工程师，提供更加坚实的支撑。
作者单位：工程实践创新中心
撰稿：孙祥仲
审核：王书亭
