曾經堆滿了工作任務的製造廠家們如今卻開始努力，並且這種努力隨著大量製造業作業轉向國外比較廉價的資源而變得愈發困難。
這種對美國製造商們的總體論斷對與硅谷相關的半導體行業甚至更加突出。位於加利福尼亞州Fremont的FM Industries-NGK的一家子公司-正是從事這種行業。
David Miller是FM Industries的總裁。他說，他發現那些國外製造商們一直在填補技術方面的缺口。他說：「唯一的防禦措施是提高效率和生產力。」對他的公司而言，這一點意味著不僅是加速，同時還要集成。
該公司主要為半導體生產中所用的處理腔體製造水蒸汽小管。組裝是在Fremont工廠中心的一間淨化間完成的。
為了對其產品需求下降這種情況作出響應，公司探索了增加客戶業務份額的途徑。公司自問：如果FM Industries不僅生產內部組件，同時生產成套腔體模塊會是什麼樣的情景？
這種變化將簡化客戶供應鏈。還將擴充FM Industries作為重要技術技能資源的作用。而公司意識到這方面的主要挑戰，不僅存在於潔淨間，同時存在於CNC機加工車間。
該工廠認為接觸式測頭是刀庫中最重要的工具。採用測頭進行測量，
可以少用限制性的工夾，從而可以進行金屬去除率較高的銑削而不至於使零件變形
本體零件
工廠必須著手加工這些成套腔體的本體。
這 些零件，由實心鋁材彎曲而成，不僅製作精巧，同時還規格較大。典型的腔體本體尺寸為30英吋見方，14英吋厚。它具有大量複雜的細節，從一個腔體到另一個 腔體存在很大差別。為了成為一個外協式腔體製造商，FM Industries要求自己的工廠不僅要在經濟實惠的情況下加工這些具有挑戰意味的零件，同時還要將生產時間控制在很短的範圍內-這是半導體供應鏈中一 種典型的現象。
第一步是獲得正確的設備。該公司內部沒有足夠大的機床可以加工這些零件。它購買了一個馬扎克（Mazak）Palletech單元，包括10個托盤和兩台CAT-50#錐度、50馬力、主軸轉速為15,000 rpm的加工中心。
第二步比較困難。工廠必須開發一種可以高效使用該設備的工藝。
在 第一個加工腔體本體的機會到來時，該工廠從其功率較低的機床上借用了高速加工技術。工程主任Mark Filice說，結果沒有發揮新設備的潛力。儘管滿足了客戶的最後交貨日期連同其它要求，但Filice先生和其他人都明白如果公司要成功成為腔體供應 商，則必須將腔體本體加工的時間減少到這次加工時間的幾分之一。
該工廠意識到，50#錐度機床可以調用它自己的所有高速加工工藝。這種發 現使得公司大大更改了工藝以獲得更加高效的生產。公司最近借調的Kurt Sanfilippo先生在切割加工時間降低到一半之後也投入了這種努力過程。現任馬扎克中心經理的Sanfilippo先生正用他自己在50#錐度方面 所擁有的一些經驗來進一步促進工藝改善，從而將剩餘的加工時間再降低2/3。
他指出，該工藝工程很多都是在切削以外發生的。
他說，在切削內，優化加工很可能發生在最高主軸轉速以下。這是高功率和低功率機床之間最大的一個差異。
轉速與金屬去除率的對比
比切削速度更重要的是金屬去除率。這也正是Sanfilippo先生關注的方面。
他 說，在40#錐度機床上，生產率最高的切削很可能發生在最高轉速上。但是在50#錐度機床上，特別是在功率為50馬力的機床上，最高金屬去除率可能發生在 功率曲線上功率保持較高的某個點上。儘管該工廠一般確實採用最高轉速用1英吋刀具進行精加工，但在粗加工或採用較大刀具時，該工廠更有可能採用 10,000 r/min的速度。低速使得該車間可以更多地利用主軸功率。通過對刀具和高速切削過程中的刀具路徑進行戰略性的選擇，該工廠可以實現較高的進給速度，對每 單元主軸功率，實現6立方英吋/分鐘的金屬去除率。
但是用如此之快的速度去除如此多的材料存在工件表面質量差的風險。隨著材料的內部應力 釋放，存在變形的危險。因此，在高功率切削過程中，該工廠沒有將太多的加工集中在一個部位，而是小心讓刀具頻繁離開工件，讓它在零件上距離遠的特徵之間跳 動。通常刀具在兩個對立面之間前後移動。
為了讓刀具以這種方式從一個地方移到另一個地方，要對CAM軟件自動產生的刀具路徑進行嚴格的控制。它還對工件所保持的方式具有影響。
工夾
至今為止，腔體本體是用墓碑式夾具夾持到位的。也就是說，它們的夾持方式與臥式加工中心上大多數零件的夾持方式一樣。
但 是墓碑式夾具限制了刀具的接近，因此限制了工廠獲得更高金屬去除率的能力。墓碑式夾具使得刀具無法達到零件的「後」面，即使托盤可以在B軸分度也是如此。 刀具在單次循環中唯一可以接觸的兩個對立面是兩個「側」面，在實踐中墓碑式夾具甚至還會妨礙這兩個面。因此，墓碑式夾具使得車間無法實現刀具在零件周圍區 域之間頻繁移動這樣一種銑削策略。
因此該工廠現在轉而採用這樣一種過程，其中零件在底部固定，讓零件四個面可以自由接近。完成該功能的工 夾採用公司自己開發的一種特殊設計。工夾不僅允許進行高金屬去除率加工，同時還減少了裝夾次數。以前需要10道工序的加工現在只需要5道。所採用的托盤數 也減少，從每個零件8個降低到了4個。
但是夾緊零件並非墓碑式夾具所完成的所有工作。它還將零件精確定位在三維空間內。例如，頂著墓碑式 夾具的方形面夾緊零件可以確保零件定位準確。而對於諸如腔體本體這樣的彎曲件，在將被加工掉的原材料區域內鑽的夾緊孔等會使原材料尺寸方面的差異不那麼重 要。該車間通過什麼方式保證對大零件僅通過其底邊而實現同樣精確的定位？
Sanfilippo先生說這個問題的答案來自測量。腔體本體的加工循環包括大量測量過程。他說：「測頭是我們最重要的工具。」
測量
採用測頭通過消除錯誤節省了時間。安裝在機床主軸上的雷尼紹（Renishaw）接觸式測頭可以驗證裝入了正確的托盤，托盤上裝的是正確的工件，工件已經正確定位。甚至進行頻繁移動來證實測頭本身在進行正確測量。
測 量還減少了裝夾時間，因為操作員無須對零件的定位保證如此精準。無須操作員時刻移動和調節零件以配合加工程序的某些固定坐標系，CNC可以移動該坐標系而 配合由測頭測出的工件位置。如果零件與托盤旋轉軸相比定位偏心，則CNC可以用同樣的量將其坐標系移動偏心，甚至補償在托盤轉動時產生的三角函數偏置。事 實上，如果工件本身沒有正確地找正，則CNC可以在B軸中添加一個角度偏置，以補償這種差異。
該工廠通過測量可以避免的一步是原材料的預加工。通過測量，CNC可以測量現有餘量為多少，並依據相應要求而規定切深或加工的道數。
許多工廠要看到所有這些測量都會遇到困難。機床比較昂貴；它的時間很昂貴，因此一般認為該機床應該是用於加工的。相對較慢而安靜的測量過程看起來是一種非生產過程。
但是通過降低裝夾時間，這些測量過程對生產而言確實是需要的。借助測量，以前包括裝夾時間在內需要2.5小時的一個工序降低到了1.5小時。此外，還可以降低加工誤差，這樣就可以創造更多的節省。
測量還對FM Industries公司所具備的高金屬去除率切削多樣性產生直接作用。在機床完成特別快的重負荷切削後，工件是否移位？通過測量可以檢查出來。這樣可以更加接近其工夾夾緊力運行，而不必將過程限制在過輕而過於謹慎的切削參數上。
其它方面
本 討論中沒有談及所用的刀具、刀夾、轉速和進給速度、刀具路徑策略等，即各大車間在試圖提高高速加工生產率方面一般要應付的工藝成分。FM Industries採用客戶切削刀具和客戶刀夾，因此太詳細地討論這些過程細節將會洩露一些專有秘密。但是同時，進行這樣一種討論將忽略與其它高速加工 應用相比，FM Industries過程中最重要的方式。將工藝設計為在切削中實現高效是大多數實踐者探討高速加工的方式。而圍繞切削進行高效加工則提供了進一步改善工 藝的機會，而這些機會通常是在沒有進行仔細研究的情況下就被放過了。
180把刀具
FM Industries的馬扎克單元中的兩台加工中心每台都帶有180把刀具。這個數字聽起來似乎很多。工程主任Mark Filice說：「對它的裝刀速度之快，您會感到驚訝。」
對於早先在該單元上加工的零件，該工廠通常採用專用刀具，可以在零件的某些特徵上節省循環時間。不同的零件號在這些刀具中調用不同的選擇。公司不大欣賞的是存放和跟蹤所有這些刀具所花費的成本太高，更不用說將它們從刀庫中移進移出了。
現在重點是標準化。該公司想給兩台機床配備同樣標準化的180把刀具陣列-一種從來不需要改變的陣列。這種標準的刀具陣列已經在一台機床上到位，並且將很快轉移到另一台機床上。
限 制該公司編程員密切而無限選擇刀具意味著某些特徵無法盡可能高效地加工。以前只需要一把刀具的場合現在可能需要4把刀具。但是這種差異只會導致加工中心上 額外時間很細微的增加。相比而言，管理數量更大且不斷增長的刀具庫存將意味著增加勞動力小時成本、人員精力分散以及錯誤機會-其代價比這種額外時間的成本 要大得多。
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