15是焊接加工后的被加工构件的热影响层的说明图。图16是由加工装置进行的包层加工的动作的说明图。图17是包层加工后的被加工构件的热影响层的说明图。图18是由加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。图19是表面改性加工后的被加工构件的热影响层的说明图。
[0104]加工装置10在加工模式为切断加工的情况下，如图12及图13所示，沿着XY平面(水平面)中的任意的方向即箭头b方向使照射头16扫描，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射，能够将热影响层Wa的厚度TH抑制成允许厚度以下。由此，加工装置10将激光L以照射宽度D向被加工构件W照射，能够以照射宽度D将被加工构件W切断。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，能够控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。
[0105]而且，加工装置10在加工模式为焊接加工的情况下，如图14及图15所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描，并向激光L的照射位置IP供给焊丝91等，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10能够将例如I形等坡口形状即一方的被加工构件Wl和另一方的被加工构件W2在焊接部Wc进行焊接。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，能够控制向一方的被加工构件Wl和另一方的被加工构件W2的坡口照射的激光L的回转速度，并控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。
[0106]而且，加工装置10在加工模式为包层加工的情况下，如图16及图17所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描并向激光L的照射位置IP供给堆焊焊丝92等，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10能够在被加工构件W上形成堆焊部Wd。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，来控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。
[0107]而且，加工装置10在加工模式为表面改性加工的情况下，如图18及图19所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10将激光L以照射宽度Da向被加工构件W照射，由此例如能够实现被加工构件W的表面的平滑化、或者实现被加工构件W的表面的材料粒子的微细化，并形成对被加工构件W的表面进行了改性的表面改性部We。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，来控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，并能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。
[0108]在本实施方式中，被加工构件W的热影响层Wa包含通过向被加工构件W照射的激光L而形成的再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少I个。再熔融层是在加工时，通过激光L的照射而使被加工构件W的固体发生液体化并再次固体化的层。再熔融层因加工模式的不同而不同，在开孔加工、切断加工的情况下，不是在激光L的照射方向(行进方向)的前端形成的层，而是在与激光L的照射方向(行进方向)正交的方向上形成的层，形成于通过照射激光L而形成的孔Wb的内周面、切断的被加工构件W的切断面上。而且，再熔融层在加工模式为焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形的情况下，是在激光L的照射方向(行进方向)的前端和与照射方向正交的方向上形成的层，形成于通过照射激光L而形成的焊接部Wc的周围或下侧、堆焊部Wd的周围或下侧、表面改性部We的周围或下侧。
[0109]氧化层是在被加工构件W为金属等的情况下，使用氧作为辅助气体时，形成于被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面上的氧化覆膜。裂纹是由于激光L的照射而被加工构件W被急速加热，在该急速加热时在被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面上产生的微细的皲裂(微型裂纹)。粘渣是在被加工构件W的开孔时或切断时等发生了液体化的材料成为熔融物，附着于被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面而固体化了的附着物。被加工构件W的热影响层Wa的厚度包括再熔融层的厚度、氧化覆膜的厚度、皲裂的深度、附着物的厚度。
[0110]允许厚度是在将包含切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少I个的加工处理向被加工构件W实施时，孔Wb的内周面、切断部分或焊接部Wc的热影响层Wa的厚度TH、堆焊部Wd、表面改性部We的热影响层Wa的厚度TH等在被实施了加工处理的作为产品的被加工构件W中能够允许的范围内的厚度。
[0111]而且，允许厚度因加工模式的不同而不同，在开孔加工、切断加工的情况下，是与激光L的照射方向(行进方向)正交的方向的长度。而且，允许厚度在加工模式为焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形的情况下，是激光L的照射方向(行进方向)的长度及与激光L的照射方向正交的方向的长度。
[0112][第二实施方式]
[0113]接下来，说明第二实施方式的照射头16。图20是表示第二实施方式的照射头的概略结构的说明图。第二实施方式的照射头16的基本的结构与第一实施方式的加工装置10的照射头16同样，因此省略相同部分的结构的说明。第二实施方式的照射头16将校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37的各自的激光L的光路呈直线状(同轴上)地排列而一体地连结。
[0114]如图20所示，照射头16具有校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、喷嘴38。照射头16在从引导光学系统14输出的激光L的光路上，从上游侧朝向下游侧，依次配置校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、喷嘴38。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向配置在与喷嘴38面对的位置上的被加工构件W照射。
[0115]激光回转部35由第一旋转机构53驱动而旋转，具有对第一棱镜51进行支承的中空筒状的第一主轴55、由第二旋转机构54驱动而旋转并对第二棱镜52进行支承的中空筒状的第二主轴57。由此，照射头16使激光L绕着光路的中心P旋转，使向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP回转。
[0116]而且，照射头16通过控制第一旋转机构53及第二旋转机构54的转速、第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，而能够使向被加工构件W照射的激光L的回转半径R、回转速度及轨迹TR等对应于加工模式等进行变化。
[0117][实验例]
[0118]在此，说明使用加工装置10向被加工构件W实施的加工的试验例。图21是表示加工装置对被加工构件的加工例的图。图22是图21所示的被加工构件的从相反侧观察到的图。
[0119]向被加工构件W照射的激光L将激光峰值功率设为100W?20kW，将频率设为5Hz?10kHz，将脉冲宽度设为I μ s?100ms，将照射时间设为1ms?10S，将焦点距离设为40?400mm，将回转速度设为20?5000rpm。辅助气体使用了压力为0.1?IMPa的氧，但也可以是空气或氮，还可以是氩气(Ar)、氙气(Xe)等稀有气体。而且，被加工构件W使用了厚度为0.5?1mm的因科内尔(注册商标)。
[0120]在上述条件下利用加工装置10进行了加工的结果如图21及图22所示。在此，图21表示被加工构件W的表面(激光的入射侧)，图22表示被加工构件W的背面。在本试验例中，如图21及图22所示，在被加工构件W上形成了孔Wb。可知，加工装置10在上述条件下进行加工，由此即便激光的照射时间为0.2S，在孔Wb的周围歪斜或凹凸也少，能够以高精度进行加工。
[0121]如以上那样，根据实施方式的加工装置10，仅通过改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，就能够改变向被加工构件W照射的激光L的回转半径R，因此起到能够使加工装置10即激光加工装置为简单且小型的结构这样的效果。而且，控制第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，并改变向被加工构件W照射的激光L的回转半径R，由此能够以更适合于加工模式、加工条件的回转半径R进行加工处理。由此，能够满足所要求的加工品质，起到能够高速地进行更高精度的加工这样的效果。
[0122]而且，根据实施方式的加工装置10，分别地控制第一棱镜51、第二棱镜52，因此能够将向被加工构件W照射的激光L的回转半径R设定为任意的回转半径R。即，加工装置10能够将适合于加工的种类(加工模式)的激光L向被加工构件W照射。
[0123]而且，根据实施方式的加工装置10，利用控制装置30来控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，由此能够以使热影响层Wa的厚度TH成为允许厚度的方式进行控制，因此能够控制被加工构件W的热影响层Wa。因此，加工装置10能够高精度地对被加工构件W实施加工处理。
[0124]需要说明的是，在上述实施方式中，加工装置10使用光纤激光输出装置或短脉冲激光输出装置，但没有限定于此，只要是输出能够对被加工构件W实施加工处理的激光L的激光输出装置即可。由此，加工装置10能够利用各种激光输出装置，能够根据加工用途而使用适合的激光输出装置。
[0125]而且，光纤激光输出装置也可以是使用连续波振荡(Continuous WaveOperat1n)或脉冲振荡(Pulsed Operat1n)中的任一方式的激光输出装置。光纤激光输出装置在连续波振荡的情况下，容易得到高输出，因此能够良好地使用于切断加工或焊接加工等，在脉冲振荡的情况下，容易抑制热量的影响，因此能够良好地使用于微细加工等。
[0126]而且，光纤激光输出装置的向被加工构件W照射的激光L的截面的光强度分布也可以是高斯模式(单模式)或多模式。光纤激光输出装置在高斯模式的情况下，容易缩小照射位置IP的点径，容易得到高输出，因此能够良好地使用于焊接加工、切断加工及极微细的开孔加工等，在多模式的情况下，容易抑制对母材的热量的影响，因此能够良好地使用于表面改性加工、表面精加工及硬钎焊加工等。
[0127]而且，在上述实施方式中，加工装置10对板状的被加工构件W进行加工，但是被加工构件W的形状没有特别限定，可以设为各种形状。而且，加工装置10也可以将切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形组合而对被加工构件W实施加工处理。而且，加工装置10也能够通过控制激光L的照射位置IP，而以具有弯折点的轨迹TR进行照射，或以具有弯曲形状的轨迹TR进行照射。由此，加工装置10能够对被加工构件W实施使激光L回转并进行照射的各种加工处理。
[0128]而且，加工装置10能够提高加工精度，因此作为被加工构件W而优选使用钢板等金属材料，但没有限定于此，作为被加工构件W，只要由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的至少任一材料制成即可。而且，加工装置10能够减少或除去热影响(热损伤的影响)，因此可以使用需要减少或除去热影响而进行加工的各种材料、复合材料。由此，加工装置10可以对于各种材料实施加工处理