生热影响层Wa。在本实施方式中，热影响层Wa的厚度为TH。
[0093]控制部24控制移动单元14、载物台单元16、激光加工单元22等各部的动作。控制部24控制移动单元14和载物台单元16的载物台移动机构42的动作，并使加工对象物100和激光加工头60相对移动。并且控制部24控制激光加工单元22的驱动，并控制激光加工。具体而言，控制部24根据加工对象物100的加工顺序来确定利用光纤激光进行加工，或利用短脉冲激光来进行加工，并根据确定使包括切换机构74在内的各部动作，对加工对象物100照射激光。并且，控制部24根据热影响层Wa的容许厚度，并参考确定热影响层Wa的厚度、激光L的回转次数、回转半径R之间的相关关系的控制图表(回转条件控制图表)来确定热影响层Wa的厚度TH不超过容许厚度的激光L的容许回转次数范围及容许回转半径范围。
[0094]在此，在本实施方式中，加工对象物100的热影响层Wa至少包含一种通过照射于加工对象物100的激光L (光纤激光L1、短脉冲激光L2中的任一激光)而形成的再熔融层、氧化层、龟裂、浮渣。再熔融层是在加工时通过激光L的照射而使固体加工对象物100成为液体，并再次成为固体的层。再熔融层根据加工模式而不同，在开孔加工、切断加工的情况下，并非是在激光L的照射方向(前进方向)的前方形成的层，而是在与激光L的照射方向(前进方向)正交的方向上形成的层，其形成于通过照射激光L而形成的孔Wb的内周面及被切断的加工对象物100的切断面。
[0095]氧化层为氧化被膜，其在加工对象物100为金属等时，当使用氧气作为辅助气体时形成于加工对象物100的孔Wb的内周面或切断面。龟裂是微细的裂纹(微龟裂)，其通过激光L的照射而急速加热加工对象物100，且在该急速加热时在加工对象物100的孔Wb的内周面或切断面产生。浮渣是在加工对象物100的开孔时、切断时等而成为液体的材料成为熔融物而附着于加工对象物100的孔Wb的内周面、切断面之后成为固体的附着物。加工对象物100的热影响层Wa的厚度TH包括再熔融层的厚度、氧化被膜的厚度、裂纹的深度及附着物的厚度。
[0096]容许厚度是在对加工对象物100实施包括切断加工、开孔加工中的至少一种的切削加工处理时，孔Wb的内周面、切断部分的热影响层Wa的厚度TH在作为实施加工处理的产品的加工对象物100中在可容许范围内的厚度。并且，容许厚度根据加工模式而不同，在开孔加工、切断加工的情况下为与激光L的照射方向(前进方向)正交的方向的长度。
[0097]并且，激光加工装置10以一定周期开启/关闭而对加工对象物100照射激光L时，例如利用短脉冲激光进行加工时，如图7所示，优选将激光L的开启/关闭的周期设为照射位置IP的回转周期的非整数倍。即，激光加工装置10通过将激光L的开启/关闭的周期和照射位置IP的回转周期错开，第一周期中能够将激光L照射于照射位置IPa，第二周期中能够将激光L照射于照射位置IPb。即，激光加工装置10在第三周期以后也能够同样地通过重复激光L的开启/关闭而将照射位置依次错开。由此激光加工装置10能够使激光L的照射位置按各周期错开，并能够对加工对象物100的加工对象物的区域有效地照射激光L。
[0098]并且，激光加工装置10在使第1棱镜单元82的第1棱镜与第2棱镜单元84的第2棱镜的相位角之差连续变化，且使第1棱镜单元82的第1棱镜和第2棱镜单元84的第2棱镜旋转时，能够以从中心P逐渐远离的涡旋状轨迹将激光L照射于加工对象物100。由此激光加工装置10通过呈涡旋状照射激光L而也能够对具有激光L不易入射的厚度的加工对象物100高精度地进行加工。
[0099]接着，利用图8至图16，对激光加工装置10的动作即激光加工方法的一例进行说明。图8是表示加工对象物的结构的一例的示意图。图9是用于说明激光加工装置的动作的流程图。图10A及图10B是分别用于说明激光加工装置的动作的说明图。图11是用于说明激光加工装置的动作的说明图。图12A及图12B是分别用于说明激光加工装置的动作的说明图。图13是用于说明激光加工装置的动作的流程图。图14A及图14B是分别用于说明激光加工装置的动作的说明图。图15是用于说明激光加工装置的动作的流程图。图16是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0100]首先，利用图8对加工对象物100的结构进行说明。加工对象物100在金属层102上层叠有保护层104。保护层104为从热、应力及异物的接触中的至少一种保护金属层102的层。保护层104优选由耐热性材料或耐摩性材料形成。在此，作为耐热性材料或耐摩性材料，更具体而言，保护层104优选使用氧化铝(A1203)、氧化锆(Zr02)、氧化钛(Ti02)、镍铬铝(NiCrAl)、钴铬铝(CoCrAl)、氧化铝-二氧化钛(Al203-Ti02)、氧化铬(Cr203)、碳化络(Cr3C2-NiCr)、碳化妈(Cr3C2_Ni Cr、Cr3C2_CoCr、Cr3C2_Co)。通过使用上述材料而能够提高耐热性及耐摩性中的至少一种。并且，在金属层102与保护层104之间形成有将金属层102和保护层104进行接合的粘接层106。另外，在金属层102上能够直接形成保护层104的情况下，也可以不具有粘接层106。
[0101]作为加工对象物100例示出涡轮叶片。涡轮叶片的情况下，在由耐热钢形成的金属层102的表面，通过喷镀等而形成有成为TBC(热障涂层)的保护层104。保护层104为有助于提高涡轮叶片的耐热性的膜。并且，加工对象物100为涡轮叶片的情况下，激光加工装置10在涡轮叶片的金属层102及保护层104上形成贯穿孔作为薄膜冷却用冷却孔。并且，作为加工对象物100的例子示出涡轮叶片，但加工对象物并不限定于此。加工对象物100能够将保护层104层叠于金属层102上的各种部件作为对象。例如与涡轮叶片同样地，作为在成为金属层102的耐热钢的表面形成成为保护层104的喷镀膜的部分有发动机燃烧器。
[0102]接着，利用图9对激光加工方法的一例进行说明。激光加工装置10确定加工条件(步骤S12)。具体而言，根据加工对象物100的金属层102、保护层104的各自的厚度、材料等确定加工时间、激光的转速、激光的输出等。
[0103]激光加工装置10在确定加工条件之后，利用短脉冲激光进行加工(步骤S14)。具体而言，激光加工装置10利用切换机构74设为从短脉冲激光光源64照射的短脉冲激光L2照射于加工对象物100的状态，并将短脉冲激光L2照射于加工对象物100，进行加工对象物100的切削。激光加工装置10利用短脉冲激光L2对加工对象物100的保护层104进行切削。由此，如图10A所示，在加工对象物100的保护层104上形成孔110。并且，在孔110的周围形成热影响层114。通过照射短脉冲激光L2，在从孔110的壁面到孔110的径向外侧的区域形成有热影响层114。在此，激光加工装置10在比所加工的孔110更靠近内径侧照射短脉冲激光L2。在短脉冲激光L2的直径为1mm的情况下，短脉冲激光L2的端面与被切削的侧面之间的距离dl为
0.5mm(短脉冲激光L2的中心与被切削的侧面之间的距离为1.0mm)。d 1优选为0.001mm以上且1mm以下。
[0104]激光加工装置10在利用短脉冲激光进行加之后，利用光纤激光进行加工(步骤S16)。具体而言，激光加工装置10利用切换机构74设为从光纤激光光源62照射的光纤激光L1照射于加工对象物100的状态，将光纤激光L1照射于形成有加工对象物100的孔110的区域，并进行加工对象物100的切削。激光加工装置10利用光纤激光L1对加工对象物100的金属层102进行切削。由此，如图10B所示，形成与加工对象物100的保护层104和金属层102相连的孔120。并且，孔120的周围中在金属层102的部分形成有热影响层122。通过照射光纤激光L1，在从孔120的金属层102的部分的壁面到孔120的径向外侧的区域形成热影响层122。在此，激光加工装置10在比所加工的孔120更靠近内径侧照射光纤激光L1。在光纤激光L1直径为1mm的情况下，光纤激光L1的端面与被切削的侧面之间的距离d2为0.5mm(光纤激光L1的中心与被切削的侧面之间的距离为1.0mm)。(12优选为0.01mm以上且2mm以下。激光加工装置10在通过光纤激光L1而被切削的侧面与光纤激光L1之间设置距离d2，从而能够以光纤激光L1不接触通过短脉冲激光L2而被加工的保护层104的壁面(热影响层114)的状态对金属层102进行切削。激光加工装置10在利用光纤激光进行加工之后，结束该处理。
[0105]激光加工装置10利用短脉冲激光对保护层104进行切削，从而能够进一步减小在保护层104产生的热影响层114。并且，激光加工装置10利用光纤激光对金属层102进行切肖IJ，从而能够缩短对金属层102进行切削的时间。由此，激光加工装置10能够抑制加工对象物100的加工时间加长，且能够减小保护层104的热影响层114，并能够以高精度且高速地进行加工对象物100的加工。
[0106]例如，如上述气体涡轮的涡轮叶片那样，在通过喷镀等方法在金属层(耐热钢)102上形成保护层(TBC) 104的结构的情况下，由于是复合材料，因此与仅为耐热钢的情况相比，难以进行高品质的加工。具体而言，在金属层102和保护层104中适合的加工条件不同，因此如果设定适合于其中任一方加工的条件，则另一方的品质下降。并且，TBC和耐热钢中对热输入的热膨胀率不同，在TBC容易产生龟裂等热影响层。与耐热钢相比，TBC的表面的表面粗糙度较大，容易附着浮渣且不易掉落，即热影响层容易变大。相对于此，激光加工装置10通过利用短脉冲激光对保护层104进行切削，在减小热影响层的同时能够进行切削加工。
[0107]并且，激光加工装置10通过利用光纤激光来加工金属层102，能够在短时间内进行金属层102的加工。
[0108]如上所述，激光加工装置10设置光纤激光光源62和短脉冲激光光源64，并通过切换机构74可以切换所照射的激光，根据加工对象物100的大小、厚度、材料等能够切换所使用的激光。由此，能够以高精度且短时间内进行与用途相应的加工。
[0109]并且，由于激光加工装置10能够减小热影响层，因此在设计时能够进一步减小在切断面、孔等设置的余裕(加上误差等的性能或形状的余裕)。由此，通过利用激光加工装置10来进行加工而能够进一步提高加工对象物100的性能。
[0110]并且，激光加工装置10在比所加工的孔120更靠近内径侧照射光纤激光L1，从而能够以光纤激光L1不与保护层104接触的状态对金属层102进行加工。由此，激光加工装置10在照射光纤激光L1时能够抑制保护层104的热影响层114增加。
[0111]并且，激光加工装置10利用1个激光加工单元22能够进行基于光纤激光的加工和基于短脉冲激光的加工。由此，在能够维持加工对象物100的固定状态的同时进行加工，并能够抑制在经加工的部分产生轴错开。并且，通过使激光旋转而能够有效地进行激光加工。
[0112]并且，激光加工装置10利用切换机构74来切换入射于激光回转部76的激光，从而即使在光纤激光和短脉冲激光的波长较接近的情况下，也能够使各自的激光适宜地入射于激光回转部76。具体而言，根据激光加工头60的通过而能够减少在光纤激光和短脉冲激光这两者产生的损失，并能够将从光源输出的激光有