(57)【要約】【課題】残留応力を有する金属構造物の素材を加工完了後に加工装置から取り外したときに素材に発生する変形を低減することができる、金属構造物の製造方法を提供する。【解決手段】金属構造物の素材の一部を加工装置に固定する固定ステップＳ１０と、素材のうち加工装置に固定された一部の近傍を加工して、素材の一部の近傍に厚さが素材の他の部分よりも薄い領域を少なくとも１箇所形成する薄い領域形成ステップＳ２０と、素材のうち薄い領域形成ステップで加工した領域以外の領域を少なくとも含む領域を加工する加工ステップＳ４０と、素材の加工が完了したら、素材を加工装置から解放する解放ステップＳ９０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属構造物の素材の一部を加工装置に固定する固定ステップと、
前記素材のうち前記加工装置に固定された前記一部の近傍を加工して、前記素材の前記一部の近傍に厚さが前記素材の他の部分よりも薄い領域を少なくとも１箇所形成する薄い領域形成ステップと、
前記素材のうち前記薄い領域形成ステップで加工した領域以外の領域を少なくとも含む領域を加工する加工ステップと、
前記素材の加工が完了したら、前記素材を前記加工装置から解放する解放ステップと、
を備えることを特徴とする金属構造物の製造方法。
【請求項２】
前記薄い領域形成ステップで形成した前記厚さが薄い領域に、ひずみ計測装置を設置する設置ステップと、
前記ひずみ計測装置を用いて、前記厚さが薄い領域のひずみを計測する計測ステップと、
をさらに備え、
前記加工ステップと前記計測ステップとを交互に行う、
請求項１に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項３】
前記加工ステップと前記計測ステップとを交互に行っている間に、前記計測ステップで計測した前記ひずみの絶対値が増加した場合には、前記加工ステップで加工する前記素材の領域を裏面側に変更する、
請求項２に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項４】
前記ひずみ計測装置は、ひずみゲージである、請求項２又は３に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項５】
前記ひずみ計測装置は、Ｘ線回折装置である、請求項２又は３に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項６】
前記加工装置の前記素材を固定する機構である支持部に、前記支持部の反力を測定する装置を設置する設置ステップと、
前記反力を測定する装置を用いて、前記支持部の反力を測定する計測ステップと、
をさらに備え、
前記加工ステップと前記計測ステップとを交互に行う、
請求項１に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項７】
前記薄い領域形成ステップと前記加工ステップでは、前記素材の加工として切削加工を行う、請求項１から６のいずれか１項に記載の金属構造物の製造方法。
【請求項８】
前記薄い領域形成ステップと前記加工ステップでは、前記素材の加工として切断加工を行う、請求項１から６のいずれか１項に記載の金属構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属構造物の製造方法に関し、より詳細には、残留応力を有する金属製素材を所定の形状に加工する金属構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属構造物は、金属製素材を所定の形状に加工することにより製造される。種々の金属構造物の製造において、切削や切断などの機械加工が多く適用されている。切削加工では、素材を工具で切削して所定の形状に形成する。切削加工をマシニングセンタにより行う場合には、切削する素材を加工装置にチャッキングで固定し、チャッキングされている状態の素材を所定の形状になるように加工する。
【０００３】
マシニングセンタによる加工の例として、特許文献１には、三次元曲面形状の翼面を有するファンブレードに対してチャッキングから加工までを連続して自動運転することにより、設備の生産性向上と省人化に効果がある自動翼面加工装置が記載されている。この自動翼面加工装置は、工作物の着脱、クランプ、加工基準の芯出し、及びその加工を自動的に連続して行う加工装置であり、被加工物が薄板状の翼形状工作物であっても連続自動運転が可能である。この装置では、工作物は、切削加工の際にチャッキングによって支持装置に固定され、加工が終了すると加工装置から自動的に搬出される。
【０００４】
構造物の素材の機械加工では、加工後の製品の形状と寸法の精度を確保する必要がある。一般に、構造物の素材には、その製造過程で残留応力が発生しており、加工により素材の一部が除去されると、残留応力の解放及び再配分が起きる。このような残留応力の解放及び再配分により、加工後の素材には変形が発生し、形状と寸法の精度を保つことが難しい。素材の変形を抑制するためには、素材内部の残留応力を低減することが好ましい。
【０００５】
素材の残留応力を低減する方法の一例として、特許文献２には、タービン（例えば、蒸気タービン）の動翼の鍛造工程後において、余肉部が設けられた動翼全体のたわみ、曲げ又はねじれを抑制するタービン動翼の製造方法が記載されている。この製造方法は、動翼の翼部に余肉部を設け、翼部の翼長方向の所定位置から翼頂側に向けて、余肉部の厚みである余肉量を徐々に大きくした鍛造物を型鍛造して成型する鍛造工程と、この鍛造物から余肉部を削り出して翼部を形成する機械加工工程を含む。この製造方法では、厚さの小さい部分に厚い余肉を設けることにより熱処理過程において鍛造物全体の温度差が小さくなるので、冷却工程で発生する残留応力を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２９９６２８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１８９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
素材の残留応力は、加工後の素材（構造物）の変形を引き起こすため、その低減が好ましい。特許文献２に記載の方法では、素材の熱処理過程で熱応力が発生するのを抑制するために余肉部を厚くすることで素材内での温度差を小さくし、熱応力に起因した残留応力の発生を抑制している。しかし、余肉部を厚くすると、余肉部の切削加工量が増加して、所定の形状に形成するための加工量が増加するので、加工に長時間を要するという課題が生じる。加工に要する時間を短縮するためには余肉量が小さいことが好ましいが、余肉量が小さいと、素材内部での残留応力発生の回避は困難である。
【０００８】
素材に残留応力があると、加工の際に残留応力の解放又は再分布が起きるため、素材に変形が生じる。残留応力の分布によっては、切削加工により切削された領域の残留応力の解放及び再配分により、素材には、チャッキングにより加工装置に支持されている部分に反力が発生する。チャッキングの解放とともにこの反力が解放されると、素材に変形が生じる。製品の形状と寸法の精度を保つためには、変形した素材を所定の形状に戻す工程を追加する必要がある。
【０００９】
特許文献１に記載の自動翼面加工装置では、薄い板状で三次元曲面形状の翼面を有するファンブレードの両端は、ワークチャックによりチャッキングされて加工装置に固定される。残留応力がある素材に切削加工を行うと、切削された領域の残留応力が解放され、残存する素材内で残留応力の再分布が起きる。このとき、素材（工作物）が加工装置に固定されていると、加工装置の工作物を支持している機構（支持部）は、工作物から反力を受ける。切削加工が完了した時点で支持部に反力が発生している場合には、チャッキングを解放すると反力が解放される。反力の解放に伴い、工作物には変形が生じる。工作物に変形が生じた場合には、変形した工作物を所定の形状に戻す追加加工の工程が必要である。このような追加加工の工程を設けると、生産性が低下する。
【００１０】
以上説明したように、従来の技術では、金属構造物の素材が残留応力を有する場合に素材を支持して加工すると、素材は加工完了後に加工装置から取り外されると変形するので、変形した素材を所定の形状に戻す工程が必要であり、生産性の低下を招くという課題を有する。このため、残留応力がある素材を加工完了後に加工装置から取り外しても素材に生じる変形を低減できる金属構造物の製造方法が、生産性を向上させるために望まれている。
【００１１】
本発明は、残留応力を有する金属構造物の素材を加工完了後に加工装置から取り外したときに素材に発生する変形を低減することができる、金属構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による金属構造物の製造方法は、金属構造物の素材の一部を加工装置に固定する固定ステップと、前記素材のうち前記加工装置に固定された前記一部の近傍を加工して、前記素材の前記一部の近傍に厚さが前記素材の他の部分よりも薄い領域を少なくとも１箇所形成する薄い領域形成ステップと、前記素材のうち前記薄い領域形成ステップで加工した領域以外の領域を少なくとも含む領域を加工する加工ステップと、前記素材の加工が完了したら、前記素材を前記加工装置から解放する解放ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、残留応力を有する金属構造物の素材を加工完了後に加工装置から取り外したときに素材に発生する変形を低減することができる、金属構造物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１による金属構造物の製造方法のフローチャートである。
【図２】実施例１における素材を示す図である。
【図３】素材のｙ軸に沿った残留応力の分布を示す図である。
【図４】素材のｘ軸に沿った残留応力の分布を示す図である。
【図５】実施例１における加工形状を示す図である。
【図６】素材の切削加工に用いる加工装置の構成を示す図である。
【図７】実施例１において、加工装置に設置されてチャッキング部で支持された素材と、素材の残留応力の分布を示す図である。
【図８】実施例１において、素材の最初の加工領域と、最初の加工領域の切削加工による残留応力の分布の変化を示す図である。
【図９】実施例１において、最初の加工領域を加工した後で、チャッキングを解放したときの素材の変形と残留応力の分布とを示す図である。
【図１０】厚さが薄い領域を予め設ける加工を行わずに切削加工した場合の、素材の変形と残留応力の分布の例を示す図である。
【図１１】厚さが薄い領域を予め設ける加工を行った後で切削加工した場合の、素材の変形と残留応力の分布の例を示す図である。
【図１２】厚さが薄い領域を予め設ける加工を行わず、Ａ面を切削加工し、次にＢ面を切削加工したときの素材の残留応力の分布の例を示す図である。
【図１３】厚さが薄い領域を予め設ける加工を行った後で、Ａ面を切削加工し、次にＢ面を切削加工したときの素材の残留応力の分布の例を示す図である。
【図１４】厚さが薄い領域を予め設けずに素材を所定の形状に切削加工した場合の、残留応力の分布を示す図である。
【図１５】厚さが薄い領域を予め設けてから素材を所定の形状に切削加工した場合の、残留応力の分布を示す図である。
【図１６】厚さが薄い領域を予め設けずに所定の形状に切削加工された構造物の、チャッキング解放後の変形を示す図である。
【図１７】厚さが薄い領域を予め設けてから所定の形状に切削加工された構造物の、チャッキング解放後の変形を示す図である。
【図１８】実施例１において、切削加工の過程におけるひずみの変化を示す図である。
【図１９】実施例２における加工形状を示す図である。
【図２０】実施例２において、素材を切削加工する領域と、ひずみの測定位置とを示す図である。
【図２１】実施例２において、チャッキングされている状態の、加工完了後の素材（構造物）を示す図である。
【図２２】実施例２において、チャッキングされている加工後の構造物に対してチャッキングを解放した後の、構造物の変形を示す図である。
【図２３】実施例４において、反力を測定する装置が設置された加工装置の回転軸を示す図である。
【図２４】図２３のＡ−Ａ断面図であり、実施例４において、加工装置の回転軸に設置された反力を測定する装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による金属構造物の製造方法は、主に、構造物の金属製素材の機械加工方法に特徴がある。以下、本発明の実施例による金属構造物の製造方法を、素材の機械加工方法を中心に説明する。なお、以下の実施例では、金属製素材としてオーステナイト系ステンレス鋼の角材を用いるが、他の材料や形状（例えば棒状や板状）の素材を用いることもできる。また、以下の実施例では、機械加工として切削加工を行う例を示す。ただし、機械加工として、切削加工以外の加工、例えば切断加工を行うこともできる。本発明による方法で製造した金属構造物は、例えば、タービン（例えば、蒸気タービン）のロータ、ケーシング、動翼に用いることができ、特に長翼への適用が好適である。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１による金属構造物の製造方法を、図１から図１８を用いて説明する。本実施例では、金属構造物の素材（工作物）を加工装置にチャッキングで固定し、素材に対し、加工装置の素材を支持して固定する機構（支持部）の近傍に厚さの薄い領域を設け、この領域のひずみを測定しながら加工し、ひずみの変化に基づいて加工する領域を変更する。
【００１７】
なお、タービン動翼（長翼）に適用する場合、素材はその長手方向の両端部において支持部で保持される。すなわち、素材の両端部とは、素材の加工後に動翼の根元側と先端側に相当する位置となる。そして、支持部の近傍に設けられる厚さが薄い領域は、加工後に板厚が相対的に薄くなる側、つまり、前述の動翼の先端側に相当する部位を保持する支持部側に設けられる。これは、動翼の根元側に対して先端側の方が加工後の板厚が薄く、残留応力の影響を受けやすいためである。厚さが薄い領域の位置は、素材の端部側（動翼の先端側）であって支持部に近接する部位とすることが望ましいが、これ以外に、加工後に翼部（板厚が相対的に薄くなる部位）となる領域から任意の領域を選定しても良い。また、前述の厚さが薄い領域の厚さは、最終製品（部品）としての成形時における厚さを基準として、これに調整加工しろ等の所定の厚さを加えた分とする。
【００１８】
図１は、本実施例による金属構造物の製造方法のフローチャートである。図１には、本実施例の主な特徴である素材の機械加工方法のフローを示した。素材は、図１に示したフローチャートに従って、所定の形状（加工形状）に加工される。なお、素材の加工する領域と領域の加工する順番は、予め定めておく。
【００１９】
Ｓ１０は、加工するべき金属構造物の素材を加工装置に設置し、加工装置にチャッキングで固定するステップである。素材は、その長さ方向の両端部が加工装置の支持部の一部であるチャッキング部で固定され、加工装置によって所定の形状に加工される。
【００２０】
Ｓ２０は、素材のうちチャッキング部で固定された部分（固定部）の近傍のみを加工して、素材の固定部の近傍のみに厚さが素材の他の部分よりも薄い領域を形成するステップである。厚さが素材の他の部分よりも薄い領域の厚さは、例えば製品厚さに所定の加工しろ（５％程度）を加えた厚さである。Ｓ２０で加工する素材の部分（固定部の近傍）は、素材の長さ方向の中央部よりも一方の固定部に近い領域であり、切削加工後の素材の形状において剛性が低い、すなわち厚さが素材の他の部分よりも薄い領域である。固定部の近傍は、例えば、素材の長さ方向の一端から素材の長さの５〜２０％以下の距離だけ離れた位置にある領域である。切削加工後の素材の形状（加工形状）は予め分かっているので、切削加工後の素材の形状において剛性が低い（厚さが薄い）領域も予め分かっている。
【００２１】
Ｓ３０は、Ｓ２０で形成した厚さが薄い領域に、ひずみ計測装置を設置するステップである。ひずみ計測装置としては、例えば、ひずみゲージやＸ線回折装置（残留応力測定装置）を用いることができる。
【００２２】
Ｓ４０は、素材の加工を実施するステップである。Ｓ４０では、素材のうち、Ｓ２０で加工した領域（固定部の近傍）以外の領域を少なくとも含む領域を加工する。すなわち、Ｓ４０では、Ｓ２０で加工した領域以外の領域を主に加工し、Ｓ２０で加工した部分をさらに加工することもできる。Ｓ４０での加工により、素材は、加工装置によって、所定の形状（加工形状）になるように加工される。Ｓ４０では、素材の複数の領域を加工することができる。
【００２３】
Ｓ５０のステップで、素材が所定の形状に到達していないと判定した場合には、Ｓ６０のステップに進み、素材が所定の形状に到達したと判定した場合には、切削加工が完了したとして、Ｓ９０のステップに進む。この判定は作業員あるいは加工装置の制御装置が行う。
【００２４】
Ｓ６０は、ひずみ計測装置を用いて、Ｓ２０で形成した厚さが薄い領域（切削加工後の素材の形状において剛性が低い領域）のひずみを計測するステップである。
【００２５】
Ｓ７０は、Ｓ６０での計測結果から、厚さが薄い領域のひずみの絶対値が切削加工により増加しているか否かを判定するステップである。ひずみの絶対値が増加していない場合には、Ｓ４０に戻り、切削加工を素材の同じ領域に継続して行う。ひずみの絶対値が増加している場合には、Ｓ８０に進む。この判定は作業員あるいは加工装置の制御装置が行う。ひずみの絶対値が所定値より増加したと判定した場合は、加工面を裏返して素材の裏面を加工する。
【００２６】
Ｓ４０からＳ７０の処理は、連続して行う。すなわち、Ｓ４０での素材の加工とＳ６０でのひずみの計測とを、Ｓ５０とＳ７０とを挟んで交互に又は同時に行う。Ｓ４０での素材の加工とＳ６０でのひずみの計測とを交互に又は同時に行うことにより、ひずみを計測しながら素材の加工を実施する。
【００２７】
Ｓ８０は、素材の切削加工を行う領域を変更するステップである。切削加工の領域を変更した後は、Ｓ４０からＳ７０の処理（素材の加工とひずみの計測と判定処理）を行う。
【００２８】
Ｓ９０は、素材が所定の形状に到達したとＳ５０で判定された場合に行う処理であり、切削加工が完了したので、素材を加工装置から解放するステップである。このステップでは、切削加工を終了し、素材へのチャッキングを解放する。
【００２９】
図２は、本実施例における素材１（工作物）を示す図である。本実施例では、素材１は、オーステナイト系ステンレス鋼の角材とする。図２に示すように、素材１にｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を定義する。ｚ方向は、素材１の長さ方向であり、ｙ方向は、ｚ方向に垂直な面（横断面）の一辺に平行な方向（図２では上下方向）であり、ｘ方向は、ｙ方向とｚ方向の両方に垂直な方向（図２では左右方向）である。また、素材１の横断面の中心を原点Ｏとする。ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を、それぞれｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸で表す。
【００３０】
素材１には、溶体化熱処理として、全体を１０５０℃に均一に昇温させた後に水冷する処理が行われている。このため、素材１には、室温で残留応力が発生している。
【００３１】
図３と図４は、素材１に発生している残留応力の分布２を示す図である。図３、図４及びこれ以後の図において、（＋）は引張応力を示し、（−）は圧縮応力を示す。
【００３２】
図３は、素材１のｙ軸に沿った残留応力の分布２を示す図である。図３に示すように、素材１には、ｙ軸に沿って、ｙ方向の表面付近では圧縮応力が発生し、内部では引張応力が発生している。
【００３３】
図４は、素材１のｘ軸に沿った残留応力の分布２を示す図である。図４に示すように、素材１には、ｘ軸に沿って、ｘ方向の表面付近では圧縮応力が発生し、内部では引張応力が発生している。
【００３４】
図５は、本実施例における素材１の加工後の形状（加工形状３）を示す図である。素材１は、図１のフローチャートに従って、所定の形状（製品形状）である加工形状３に加工される。図５に示すように、加工形状３は、ｙ方向の厚さが、ｚ方向の両端部を除いて、加工前の素材１よりも薄い形状である。すなわち、加工形状３は、素材１のｙ方向に垂直な両面（図５では上面と下面）が素材１の中央に向かって凹んだ形状であり、ｙ方向の厚さが、ｚ方向の中央部ではｚ方向の両端部よりも薄い形状である。ただし、ｙ方向に垂直な両面のうち、一方（図５では上面）の凹み長さは、他方（図５では下面）の凹み長さよりも大きい。加工形状３のｙ方向の厚さが薄い部分（ｚ方向の中央部）は、厚さが一定である。
【００３５】
素材１は、ｙ方向の厚さが薄くなるように、ｙ方向の両側から切削されて（すなわち、ｙ方向に垂直な２つの面が切削されて）、加工形状３になる。ただし、素材１の両端部（ｚ方向の両端部）は、加工しない。加工形状３のｙ方向に垂直な両面の一方（上面）の凹み長さは、他方（下面）の凹み長さよりも大きいので、素材１のｙ方向に垂直な両面の一方（上面）の切削加工量は、他方（下面）の切削加工量よりも多い。
【００３６】
図６は、素材１の切削加工に用いる加工装置１０の構成を示す図である。加工装置１０は、台座４、チャッキング部５、切削工具７、回転機構６、及び端部支持機構８を備える。台座４は、加工される素材１よりも十分に曲げ剛性が大きく、素材１の加工時に変形しない。チャッキング部５、回転機構６、及び端部支持機構８は、台座４の上に設置される。
【００３７】
チャッキング部５は、素材１を支持して固定する。素材１は、図６に示すようにｚ方向の両端部がチャッキング部５に支持されて（チャッキングされて）、加工される。切削工具７は、素材１を切削加工する。切削工具７としては、例えば、高速回転する切削ドリルを用いることができ、切削ドリルにより切削加工が行われる。回転機構６は、切削工具７に対して素材１の姿勢を調整するためのものである。端部支持機構８は、素材１をチャッキングで固定するための機構であり、素材１のｚ方向の両端部がチャッキング部５に支持されるように、チャッキング部５を作動させる。また、図示していないが、切削工具７は、支持機構、移動機構、及び回転機構を備え、加工装置１０は、これらの機構の制御装置も備える。
【００３８】
図７は、加工装置１０に設置されてチャッキング部５で支持された（チャッキングされた）素材１を示す図である。素材１のうち、チャッキング部５で固定された部分が固定部１３である。図７には、素材１に発生している、ｙ軸に沿った残留応力の分布２（図３を参照）も示している。この残留応力の分布２は、素材１のｚ方向の中央部における分布である。また、図７には、素材１の加工形状３（図５を参照）を破線で示している。素材１は、チャッキングにより加工装置１０に固定される。素材１を加工して加工形状３にするときに、素材１のｙ方向に垂直な２つの面のうち、切削加工量が多い面（上面）を「Ａ面」、少ない面（下面）を「Ｂ面」と呼ぶ。
【００３９】
なお、図７には、後述する初期仮想ライン２７を一点鎖線で示した。
【００４０】
残留応力を有する素材１を切削加工すると、切削加工により素材１から除去される領域の残留応力は解放され、素材１の残存領域内で残留応力の再配分が起きる。残留応力の再配分により、チャッキング部５には反力が発生することがある。切削加工により素材１が所定の形状（加工形状３）に到達したときにチャッキング部５に反力が発生していると、チャッキングを解放したときに反力の解放が起き、同時に工作物（素材１）に変形が発生する。チャッキングの解放時に発生するこの変形を抑制するためには、チャッキングにより発生する反力（チャッキング部５に発生する反力）を抑制すればよい。
【００４１】
本実施例では、素材１のうち、チャッキング部５の近傍（すなわち固定部１３の近傍）で、加工形状３の厚さが加工前よりも薄い領域（剛性が低い領域）を、最初に加工する領域に設定する。
【００４２】
図８は、素材１の最初に加工する領域１１を示す図である。本実施例では、図８に示すように、一方のチャッキング部５の近くに最初に加工する領域１１（最初の加工領域１１）を設定し、この加工領域１１から素材１の切削加工を開始する。すなわち、素材１に厚さが薄い領域１２（最初の加工領域１１を加工して形成された領域１２）を予め設けるために、加工領域１１を切削する。素材１は、加工領域１１でのｙ方向の厚さが薄くなるように、Ａ面側からｙ方向に沿って（図８の下に向かって）切削される。
【００４３】
なお、最初の加工領域１１は、厚さが薄い領域１２が加工形状３に一致するように切削加工するのではなく、加工しろを残すように（加工形状３よりも大きくなるように）加工してもよい。加工しろを残すのは、後で行う切削加工により素材１の形状が変化しうるので、これに伴う素材１の欠損を防止するためである。加工しろは、例えば製品の厚さの５％程度とすればよいが、これよりも多く確保しておけば素材１の欠損のさらなる防止が可能である。
【００４４】
図８に示した最初の加工領域１１の切削加工により、素材１の残留応力の分布が変化する。図８には、素材１のｚ方向の中央部におけるｙ軸（ｙ１軸）と、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２におけるｙ軸（ｙ２軸）とに沿った残留応力の分布も示している。ｙ１軸は、素材１のｚ方向の中央部におけるｙ方向を示し、ｙ２軸は、加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２におけるｙ方向を示す。
【００４５】
ｙ１軸に沿った分布では、破線は、図７に示した加工前の残留応力の分布２を示し、実線は、最初の加工領域１１を切削加工した後の残留応力の分布２ａを示している。残留応力の分布２と分布２ａとを比較すると、加工領域１１の切削加工により、素材１の表面の圧縮応力及び内部の引張応力のピークが低減することがわかる。
【００４６】
ｙ２軸に沿った残留応力の分布２ｂでは、残留応力は、素材１のＢ面側では圧縮応力となり、Ａ面側（最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２のＡ面側）では引張応力となる。このため、ｙ２軸に沿った残留応力が解放されると、素材１に曲げ変形が発生する。
【００４７】
図９は、最初の加工領域１１を加工した後で、チャッキング部５による支持（チャッキング）を解放したときに素材１に発生する変形と、ｙ１軸とｙ２軸に沿った残留応力の分布とを示す図である。素材１はｚ方向の両端部がチャッキング部５に支持されて加工されるが、両端部のチャッキングのうち加工領域１１に近い一端部のチャッキングのみを解放する。
【００４８】
チャッキングが解放された素材１の端部には、図９に示すような変形が発生する。ｙ２軸で示す位置では、応力が解放される。すなわち、ｙ２軸に沿った残留応力は、破線で示した分布から実線で示した分布２ｂになり、零になる。
【００４９】
チャッキングを解放した時点で、素材１のｙ方向に垂直な２つの面に、ひずみゲージ９Ａ及び９Ｂをそれぞれ設置する。ひずみゲージ９Ａは、最初の加工領域１１を加工して形成された面（ｙ方向の厚さが薄い領域１２のＡ面側の面）に設置する。ひずみゲージ９Ｂは、ひずみゲージ９Ａが設置された面に対向する面（Ｂ面）で、ひずみゲージ９Ａの位置に対応する位置に設置する。すなわち、ひずみゲージ９Ａは、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２のＡ面側の面に設置され、ひずみゲージ９Ｂは、ｙ方向の厚さが薄い領域１２のＢ面側の面に設置される。ひずみゲージ９Ａ、９Ｂは、図９に示していない計測機器に接続される。この計測機器により、素材１のひずみ値がひずみゲージ９Ａ、９Ｂの測定値から求められる。
【００５０】
チャッキングを解放しているときのひずみゲージ９Ａ、９Ｂで測定したひずみ値を、初期値として記録する。本実施例では、この初期値を零とする。
【００５１】
この後、チャッキング部５により、素材１の端部を再び固定（チャッキング）する。このチャッキング後のひずみゲージの測定値と初期値との差が、チャッキングにより発生したひずみである。ひずみゲージの測定値が初期値と等しくなるようにしつつ素材１を加工することにより、チャッキングを解放したときに素材１に変形が発生しないようにすることができる。すなわち、チャッキング部５（支持部の一部）に反力が発生しないようにすることができる。
【００５２】
次に、支持部に反力が発生しない切削加工の順序について説明する。残留応力を有する素材１に切削加工を行うと、切削加工によって残留応力の解放と再配分が起き、これが曲げ荷重となることがある。この曲げ荷重により素材１にはひずみが起き、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２の両面に取り付けられたひずみゲージ９Ａ、９Ｂのうち、一方では測定したひずみ値が増加し、他方では測定したひずみ値が減少する。
【００５３】
図１０は、素材１に厚さが薄い領域１２（図８に示した、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２）を予め設ける加工を行わず、素材１のＡ面を切削加工した場合の、素材１の変形と残留応力の分布の例を示す図である。素材１は、ｚ方向の両端部を除いて、ｙ方向の厚さが一様に薄くなるように、Ａ面側からｙ方向に沿って（図１０の下に向かって）切削加工量２０だけ切削される。
【００５４】
素材１は、切削加工されると、溶体化熱処理により発生した残留応力がＡ面側で解放されるため、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の分布は、Ａ面側が引張応力でＢ面側が圧縮応力である曲げ応力の分布になる。ｙ１軸に沿った残留応力の分布は、ｙ２軸に沿った残留応力の分布と同じであり、両者に差はない。また、素材１は、ｚ方向の両端部ではチャッキングによる拘束のために変形しないが、ｚ方向の中央部ではＢ面（特にｙ１軸付近）に下に（切削方向に）凸となる変形が発生し、Ｂ面は変形形状２１を有する。
【００５５】
図１１は、素材１に厚さが薄い領域１２（図８に示した、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２）を予め設ける加工を行った後で、素材１のＡ面を切削加工した場合の、素材１の変形と残留応力の分布の例を示す図である。素材１は、ｚ方向の両端部を除いて、Ａ面側からｙ方向に沿って（図１１の下に向かって）切削加工量２０だけ切削される。
【００５６】
素材１は、切削加工されると、溶体化熱処理により発生した残留応力がＡ面側で解放されるため、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の分布は、Ａ面側が引張応力でＢ面側が圧縮応力である曲げ応力の分布になる。ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力は、図１０に示したｙ方向の厚さが薄い領域１２を設けない場合と比較すると、絶対値が小さい。
【００５７】
また、素材１は、Ｂ面（特にｙ１軸付近）には下に（切削方向に）凸となる変形が発生し、Ｂ面は変形形状２２を有する。このＢ面の変形（変形形状２２）は、図１０に示したｙ方向の厚さが薄い領域１２を設けない場合のＢ面の変形（変形形状２１）よりも大きい。これは、厚さが薄い領域１２を設けてから加工すると、厚さが薄い領域１２での応力の解放及び再配分に伴う変形により、Ｂ面の変形が、厚さが薄い領域１２を設けない場合よりも大きくなることによる。すなわち、最初の加工領域１１を加工してｙ方向の厚さが薄い領域１２を予め形成することにより、残留応力の変化を、加工途中の素材１の変形（Ｂ面の変形）として解放することができる。
【００５８】
ひずみゲージ９Ａは、引張ひずみを計測し、ひずみゲージ９Ｂは、圧縮ひずみを計測する。素材１が図１１に示す状態になるように加工される間に、ひずみゲージ９Ａ、９Ｂが計測するひずみの絶対値は、いずれも減少する。ひずみゲージ９Ｂが計測するひずみの絶対値の減少の割合は、ひずみゲージ９Ａが計測するひずみの絶対値の減少の割合よりも小さい。そこで、次の切削加工として、ひずみの絶対値の減少の割合が小さい方である、素材１のＢ面側（裏面側）の切削加工を実施する。
【００５９】
図１２は、素材１に厚さが薄い領域１２（図８に示した、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２）を予め設ける加工を行わず、素材１のＡ面を切削加工量２０まで一様に切削加工し、次にＢ面を切削加工したときの素材１の残留応力の分布の例を示す図である。Ｂ面は、形状２１が形状２５になるように切削加工した。
【００６０】
Ｂ面を切削加工した後では、Ｂ面を切削加工する前（図１０に示した場合）よりも残留応力の絶対値が小さくなる。図１２において、ｙ１軸に沿った残留応力の分布は、ｙ２軸に沿った残留応力の分布と同じである。
【００６１】
図１３は、素材１に厚さが薄い領域１２（図８に示した、最初の加工領域１１を加工して形成されたｙ方向の厚さが薄い領域１２）を予め設ける加工を行った後で、素材１のＡ面を切削加工量２０まで切削加工し、次にＢ面を切削加工したときの素材１の残留応力の分布の例を示す図である。Ｂ面は、形状２２が形状２６になるように切削加工した。
【００６２】
Ｂ面を切削加工した後では、Ｂ面を切削加工する前（図１１に示した場合）よりも残留応力の絶対値が小さくなる。図１３において、ｙ１軸に沿った残留応力の分布は、ｙ２軸に沿った残留応力の分布と同じである。
【００６３】
領域１２を設けてからＢ面を切削加工した場合（図１３に示した場合）は、領域１２を設けずにＢ面を切削加工した場合（図１２に示した場合）よりも、残留応力の絶対値が小さくなる割合が大きい。これは、図１１に示した領域１２を設けた場合のＢ面の変形形状２２の方が、図１０に示した領域１２を設けない場合のＢ面の変形形状２１よりも、変形量が大きいので、図１３に示した領域１２を設けた後にＢ面を切削加工する場合の方が、図１２に示した領域１２を設けずにＢ面を切削加工する場合よりも、Ｂ面の加工量が大きいためである。図１２に示したＢ面の加工後の形状２５と図１３に示したＢ面の加工後の形状２６は同じであるが、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の絶対値は、図１３に示した場合の方が小さい。このとき、チャッキング部５に発生する反力は、図１３に示した場合の方が、図１２に示した場合よりも小さい。
【００６４】
図１４は、ｙ方向の厚さが薄い領域１２（最初の加工領域１１を加工して形成された領域）を予め設けずに素材１を加工形状３に切削加工した場合の、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の分布を示す図である。図１５は、ｙ方向の厚さが薄い領域１２を予め設けてから素材１を加工形状３に切削加工した場合の、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の分布を示す図である。図１４、１５は、チャッキングされている状態の、加工完了後の素材１（構造物）を示している。図１４、１５において、ｙ１軸及びｙ２軸に沿った残留応力の分布は、Ａ面側が引張応力でＢ面側が圧縮応力である曲げ応力の分布である。応力の絶対値の最大値は、図１４の場合（領域１２を設けずに素材１を切削加工した場合）の方が、図１５の場合（領域１２を予め設けてから素材１を切削加工した場合）よりも大きい。
【００６５】
図７は、前述したように、チャッキングされた加工前の素材１を示す図である。図７に一点鎖線で示すように、素材１において加工形状３となる領域内に、z軸に平行な初期仮想ライン２７を仮想的に設ける。図１４、１５にも、初期仮想ライン２７を示した。初期仮想ライン２７は、図１４、１５に示したように素材１を加工形状３に加工した後には、z軸に平行ではなく、図１４に示す変形後仮想ライン２８と、図１５に示す変形後仮想ライン２９のようになる。
【００６６】
図１４、１５に示すように、変形後仮想ライン２８、２９は、ともに下に凸の形状であるが、初期仮想ライン２７からの変位量は、図１５に示した場合（ｙ方向の厚さが薄い領域１２を予め設けてから素材１を加工した場合）の方が、図１４の場合（領域１２を設けずに素材１を加工した場合）よりも大きい。すなわち、領域１２を予め設けた場合は、領域１２を設けない場合よりも、その後の加工工程で発生した残留応力の解放及び再配分により発生する変形が大きくなる。素材１は加工形状３になるように加工されるため、加工完了後の素材１（構造物）の外形は、初期仮想ライン２７の変位量によらず、領域１２を予め設けた場合でも設けない場合でも、加工形状３と同一になる。すなわち、領域１２を予め設けた場合でも、領域１２を設けない場合と同一の外形が得られる（但し、変形後仮想ライン２８、２９の形状と残留応力の分布は、これらの場合で互いに異なる）。
【００６７】
図１６は、図１４に示したようにチャッキングされている素材１（構造物）のチャッキングを解放した後の、素材１の変形を示す図である。構造物は、ｚ方向の両端部のチャッキングのうち、一端部のチャッキングのみを解放した。図１６には、チャッキングを解放する前の、素材１の形状３０とｙ１軸に沿った残留応力の分布３２も示している。素材１は、領域１２を予め設けずに加工形状３に切削加工され、チャッキングされている状態では、図１４に示したように残留応力が分布している。素材１（構造物）がチャッキングされている場合には、残留応力による内力と釣り合う反力が、チャッキング部５で構造物に作用している。構造物のチャッキングが解放されると、この反力が零になるため、構造物には変形が発生し、構造物は形状３４を有するようになる。
【００６８】
図１７は、図１５に示したようにチャッキングされている素材１（構造物）のチャッキングを解放した後の、素材１の変形を示す図である。構造物は、ｚ方向の両端部のチャッキングのうち、領域１２（加工領域１１）に近い一端部のチャッキングのみを解放した。図１７には、チャッキングを解放する前の、素材１の形状３１とｙ１軸に沿った残留応力の分布３３も示している。素材１は、領域１２を予め設けてから加工形状３に切削加工され、チャッキングされている状態では、図１５に示したように残留応力が分布している。素材１（構造物）がチャッキングされている場合には、残留応力による内力と釣り合う反力が、チャッキング部５で構造物に作用している。構造物のチャッキングが解放されると、この反力が零になるため、構造物には変形が発生し、構造物は形状３５を有するようになる。
【００６９】
図１６と図１７とを比較すると、チャッキング解放後の構造物の変形量は、領域１２を予め設けてから素材１を切削加工した場合（図１７）の方が、領域１２を予め設けずに素材１を切削加工した場合（図１６）よりも小さい。すなわち、最初の加工領域１１を加工してｙ方向の厚さが薄い領域１２を素材１に予め形成し、その後に素材１を所定の加工形状３になるように切削加工することにより、領域１２を素材１に形成せずに素材１を切削加工する場合と比較して、構造物（加工完了後の素材１）に変形が発生するのを抑制できる。
【００７０】
図１８は、最初の加工領域１１を加工してｙ方向の厚さが薄い領域１２を予め形成し、その後に素材１を所定の加工形状３になるように切削加工した場合の、切削加工の過程におけるひずみの変化を示す図である。図１８の横軸は加工過程を、縦軸は正規化したひずみ値を示す。縦軸のひずみ値は、素材１にひずみゲージ９Ａ、９Ｂを取付けた後で素材１をチャッキングしたときのひずみの絶対値が１となるように、正規化した。図１８において、実線は、Ａ面側のひずみ計測値４１を、破線は、Ｂ面側のひずみ計測値４２を示す。ひずみの値は、チャッキングを解放した状態で領域１２にひずみゲージ９Ａ、９Ｂを取り付けたときの値を零とした。
【００７１】
ひずみゲージ９Ａ、９Ｂを取り付けた後、チャッキングにより、素材１のＡ面側には図１８の縦軸で（＋）側に示した引張ひずみが生じ、Ｂ面側には（−）側に示した圧縮ひずみが生じる。チャッキングした時点のひずみの絶対値を１とし、これ以降の加工過程でのひずみの変化を正規化した値で示した。Ａ面側の切削加工を行うと（加工過程（ａ））、Ａ面側及びＢ面側のひずみ計測位置でのひずみの絶対値は減少する。本実施例では、Ａ面側の切削加工の後にＢ面側の切削加工を実施しても（加工過程（ｂ））、Ａ面側及びＢ面側のひずみ計測位置でのひずみの絶対値は減少する。
【００７２】
Ｂ面側の切削加工（（加工過程（ｂ）））を継続した結果、仮にＡ面側のひずみが引張から零に到達して圧縮となり、Ｂ面側のひずみが圧縮から零に到達して引張となり、この後これらのひずみの絶対値が増加すると予想できる場合には、次の加工で再度Ａ面側の切削加工に変更する（加工過程（ｃ））。このようにひずみの絶対値の増減をモニターし、ひずみの絶対値が増加する場合には、加工領域をひずみの絶対値が加工の進行とともに減少する領域に変更することにより、素材１の内部の残留応力を低減することができる。
【００７３】
本実施例では、ひずみ計測装置としてひずみゲージを用いたが、ひずみ計測装置には、例えばＸ線回折装置（Ｘ線回折による残留応力測定装置）を用いることもできる。Ｘ線回折装置を用いる場合には、Ａ面とＢ面の切削加工ごとに、Ｘ線回折装置で素材１の残留応力を測定してもよい。
【００７４】
本実施例では、残留応力の分布が明らかになっている素材に対して切削加工したときに、素材の内部での残留応力の分布の変化、素材の端部で測定されるひずみの変化、及びチャッキングの解放後に発生する素材の変形について説明した。一般に、素材の内部での残留応力の分布は不明であり、切削加工後の素材の変形は予測できない。しかしながら、仮に残留応力分布が不明であっても、測定しているひずみの絶対値が増加しているか減少しているかは、判断することができる。ひずみの測定値が零になる場合には、素材の内部の残留応力は自己平衡する分布となっており、チャッキングを解放しても素材に変形が発生しない。また、仮にひずみの測定値が零に到達していない場合であっても、残留応力を低減する領域が加工によって除去されるので、本実施例による金属構造物の製造方法は、ひずみの変化を考慮しないで切削加工した場合と比較すると、チャッキングの解放により発生する変形の低減が可能である。
【実施例２】
【００７５】
本発明の実施例２による金属構造物の製造方法を、図１９から図２２を用いて説明する。本実施例では、切削加工後の構造物の断面形状が図１９に示すような台形形状となる場合を対象に、チャッキングを解放した後に発生する素材１（構造物）の変形を低減する方法について説明する。
【００７６】
図１９は、本実施例における素材１の加工後の形状（加工形状５０）を示す図である。加工される素材１は、実施例１と同じであり、図２に示したオーステナイト系ステンレス鋼の角材である。素材１には、溶体化熱処理として、全体を１０５０℃に均一に昇温させた後に水冷する処理が行われている。このため、素材１には、室温で残留応力が発生している。素材１に発生している残留応力の分布２は、図３及び図４に示した分布と同じである。
【００７７】
加工形状５０は、ｚ軸に垂直な面（横断面）での形状が台形であり、ｘ軸方向の一端側の一辺を前縁５１と呼び、他端側の一辺を後縁５２と呼ぶ。
【００７８】
素材１を加工形状５０へ加工すると、図４に示したｘ軸方向に沿った応力の分布２により、加工形状５０に変形が起き、前縁５１は変形して変形形状５４となり、後縁５２は変形して変形形状５５となる。
【００７９】
本実施例では、厚さが薄い領域を設けるために最初に加工する領域（最初の加工領域）は、図１９に示した幅（ｚ方向の長さ）がｄである領域５６とする。領域５６は、チャッキング部５の近傍（すなわち固定部１３の近傍）にある領域である。素材１を加工形状５０に加工するときには、素材１をチャッキングした後、最初にこの領域５６を、加工しろを有する加工形状５０にするために、ｙ方向の厚さが薄くなるように加工する。領域５６をこのように加工すると、ｙ方向の厚さが薄い領域５７が形成される。
【００８０】
次に、ｙ方向の厚さが薄い領域５７に、ひずみ計測装置を設置する。本実施例では、ひずみ計測装置としてひずみゲージ６１〜６４を用いる。ひずみゲージ６１〜６４は、図１９に示したように、厚さが薄い領域５７のＡ面側及びＢ面側に取りつける。領域５７のＡ面側には、前縁側にひずみゲージ６１を取り付け、後縁側にひずみゲージ６２を取り付ける。領域５７のＢ面側には、前縁側にひずみゲージ６３を取り付け、後縁側にひずみゲージ６４を取り付ける。
【００８１】
次に、素材１に切削加工を行う。素材１のうち、領域５７以外の領域を主に加工する。本実施例では、素材１を図２０に示す４つの領域に分け、それぞれの領域を順次加工する。
【００８２】
図２０は、素材１を切削加工する領域と、ひずみの測定位置とを示す図である。図２０では、素材１の横断面（ｚ軸に垂直な断面）を示している。図２０に示すように、素材１を、Ａ面前縁領域７１、Ａ面後縁領域７２、Ｂ面前縁領域７３、及びＢ面後縁領域７４に分割し、これらの領域７１〜７４を順次切削加工する。切削加工する領域の順序は、ひずみゲージ６１〜６４で測定したひずみ値に基づいて決定する。最初に、領域７１〜７４のそれぞれを切削加工したときのひずみ値を、ひずみゲージ６１〜６４でそれぞれ測定する。ひずみゲージ６１〜６４で測定されるひずみの絶対値は、切削加工が進むにつれて減少する。このひずみの絶対値の減少割合が最も小さい領域を切削加工するように、切削加工する領域を変更する（全ての領域７１〜７４でひずみの絶対値の減少割合が等しい場合は、切削加工する領域を変更しない）。
【００８３】
図２１は、チャッキングされている状態の、加工完了後の素材１（構造物）を示す図である。図７に示した初期仮想ライン２７のように、加工前の素材１に初期仮想ライン８０を仮想的に設けると、素材１の加工完了後には、初期仮想ライン８０は、変形後仮想ライン８１のようになる。最初の加工領域５６を加工して厚さが薄い領域５７を素材１に予め形成し、その後に素材１を所定の加工形状５０になるように切削加工することにより、素材１に対して、残留応力の解放と再配分に伴う変形を発生させ、残留応力の絶対値を低減することができる。初期仮想ライン８０が変形後仮想ライン８１となるような変形が構造物に発生したとしても、切削加工した構造物の外形は所定の加工形状５０であるため、加工寸法の精度には影響しない。
【００８４】
図２２は、チャッキングされている加工後の構造物に対してチャッキングを解放した後の、構造物の変形を示す図である。構造物は、ｚ方向の両端部のチャッキングのうち、領域５７（加工領域５６）に近い一端部のチャッキングのみを解放した。加工後の構造物は、チャッキングされている状態では破線で示した形状８２を有し、チャッキングを解放した後では変形して実線で示した形状８３を有する。構造物は、図４に示した残留応力が生じていると変形するが、その変形量は、厚さが薄い領域５７を形成しないで素材１の全体を所定の加工形状５０に切削加工した場合よりも小さい。
【実施例３】
【００８５】
実施例１及び実施例２では、厚さが薄い領域を素材に予め形成し、この領域にひずみ計測装置を設置し、ひずみの絶対値が減少するように加工領域を選んで切削加工を行うことにより、チャッキング解放後の構造物に発生する変形を抑制できることを示した。
【００８６】
厚さが薄い領域では、残留応力の解放及び再配分に伴う変形が起きるため、切削加工の進行とともにひずみが減少していく。このため、厚さが薄い領域を素材に設けた後で、ひずみ計測装置の設置とひずみの計測を省いて厚さが薄い領域以外の領域を切削加工した場合でも、厚さが薄い領域を予め設けない場合と比較して、構造物の変形を抑制することができる。
【００８７】
また、実施例１及び実施例２では、素材の厚さが薄い領域を、加工装置のチャッキング部（支持部の一部）の近傍、すなわち素材の固定部の近傍にある１つの領域とした。しかし、厚さが薄い領域は、チャッキング部（すなわち固定部）の近傍の複数の箇所に設けてもよい。
【００８８】
厚さが薄い領域を素材に予め設けることによって、加工後にチャッキングを解放したときに発生する構造物の変形を抑制できるが、この変形の抑制効果は、素材に発生している残留応力の絶対値が大きいほど、厚さが薄い領域を設けない場合と比較して、相対的に大きい。
【実施例４】
【００８９】
実施例１及び実施例２では、素材の予め設けた厚さが薄い領域、すなわち加工装置のチャッキング部（支持部の一部）の近傍で、素材の表面のひずみの変化を測定し、ひずみが初期値と等しくなるように（ひずみの絶対値が減少するように）加工領域を選ぶことにより、チャッキングの解放後に発生する構造物の変形を低減できることを示した。実施例１及び実施例２では、素材にひずみ計測装置を設置していた。
【００９０】
本発明では、加工装置の支持部（加工装置の素材を支持して固定する機構）に発生する反力を抑制するので、支持部に発生する反力を直接測定してもよい。そこで、実施例４では、素材にひずみ計測装置を設置せず、支持部に反力（荷重）を測定する装置を設けて、支持部に発生する反力を直接測定する。
【００９１】
実施例４では、実施例１又は実施例２と同様に、厚さが薄い領域を予め素材に設けた後、選定した領域に対して加工を順次実施する。ただし、実施例１及び実施例２とは異なり、素材にひずみ計測装置を設置せず、加工装置の支持部に反力を測定する装置を設置し、支持部の反力（荷重）を測定することにより、素材の加工領域を選定する。支持部の反力を測定する装置には、例えばひずみゲージを用いることができる。支持部の反力を測定する装置は、図１に示したフローチャートのＳ３０で加工装置の支持部に設置され、Ｓ６０で支持部の反力を測定する。
【００９２】
図２３は、本実施例において、加工装置の支持部の反力（荷重）の測定方法を示す図であり、反力を測定する装置（ひずみゲージ）が設置された加工装置の回転軸を示す図である。図２４は、図２３のＡ−Ａ断面図であり、加工装置の回転軸に設置された反力を測定する装置を示す図である。加工装置の支持部９５は、チャッキング部５と回転軸９０とを備える。素材１は、チャッキング部５に支持されて固定され、加工される。回転軸９０には、４つのひずみゲージ９１〜９４が周方向に９０度の間隔で設けられる（図２４）。回転軸９０の表面に設置されたひずみゲージ９１〜９４は、加工装置の支持部９５に発生する反力を計測する。例えば、実施例１の場合には、ひずみゲージ９１と９３の計測結果から、実施例２の場合には、ひずみゲージ９１〜９４の計測結果から、それぞれ回転軸９０に作用する荷重を計測し、加工装置の支持部９５に発生する反力を求める。そして、素材１のある１つの領域を切削加工しているときに、その領域での反力（荷重）の絶対値が増加する場合には、加工する領域を他の領域に変更する。
【００９３】
図２３、２４に示すように、ひずみゲージ９１〜９４を加工装置の回転軸９０に設けることにより、ひずみ計測装置の素材１への設置に関わる工数を削減することができ、加工に要する時間を短縮できる。
【００９４】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１…素材、２、２ａ、２ｂ…残留応力の分布、３…加工形状、４…台座、５…チャッキング部、６…回転機構、７…切削工具、８…端部支持機構、９Ａ、９Ｂ…ひずみゲージ、１０…加工装置、１１…最初に加工する領域（最初の加工領域）、１２…厚さが薄い領域、１３…固定部、２０…切削加工量、２１、２２…Ｂ面の変形形状、２５、２６…Ｂ面の形状、２７…初期仮想ライン、２８、２９…変形後仮想ライン、３０、３１…チャッキングの解放前の素材の形状、３２、３３…チャッキングの解放前の残留応力の分布、３４、３５…チャッキングの解放後の構造物の形状、４１…Ａ面側のひずみ計測値、４２…Ｂ面側のひずみ計測値、５０…加工形状、５１…前縁、５２…後縁、５４、５５…変形形状、５６…最初に加工する領域（最初の加工領域）、５７…厚さが薄い領域、６１〜６４…ひずみゲージ、７１…Ａ面前縁領域、７２…Ａ面後縁領域、７３…Ｂ面前縁領域、７４…Ｂ面後縁領域、８０…初期仮想ライン、８１…変形後仮想ライン、８２…チャッキングの解放前の構造物の形状、８３…チャッキングの解放後の構造物の形状、９０…加工装置の回転軸、９１〜９４…ひずみゲージ、９５…支持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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