15是焊接加工后的被加工構件的熱影響層的說明圖。圖16是由加工裝置進行的包層加工的動作的說明圖。圖17是包層加工后的被加工構件的熱影響層的說明圖。圖18是由加工裝置進行的表面改性加工的動作的說明圖。圖19是表面改性加工后的被加工構件的熱影響層的說明圖。
[0104]加工裝置10在加工模式為切斷加工的情況下，如圖12及圖13所示，沿著XY平面(水平面)中的任意的方向即箭頭b方向使照射頭16掃描，由此如軌跡TR那樣使激光L回轉(zhuǎn)并向箭頭b方向照射，能夠?qū)嵊绊憣覹a的厚度TH抑制成允許厚度以下。由此，加工裝置10將激光L以照射寬度D向被加工構件W照射，能夠以照射寬度D將被加工構件W切斷。而且，加工裝置10通過控制第一棱鏡51及第二棱鏡52的轉(zhuǎn)速，能夠控制向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)速度，能夠控制熱影響層Wa的厚度TH的允許厚度。
[0105]而且，加工裝置10在加工模式為焊接加工的情況下，如圖14及圖15所示，使照射頭16沿箭頭b方向(XY平面中的任意的方向)掃描，并向激光L的照射位置IP供給焊絲91等，由此如軌跡TR那樣使激光L回轉(zhuǎn)并向箭頭b方向照射。由此，加工裝置10能夠?qū)⒗鏘形等坡口形狀即一方的被加工構件Wl和另一方的被加工構件W2在焊接部Wc進行焊接。而且，加工裝置10通過控制第一棱鏡51及第二棱鏡52的轉(zhuǎn)速，能夠控制向一方的被加工構件Wl和另一方的被加工構件W2的坡口照射的激光L的回轉(zhuǎn)速度，并控制熱影響層Wa的厚度TH的允許厚度。
[0106]而且，加工裝置10在加工模式為包層加工的情況下，如圖16及圖17所示，使照射頭16沿箭頭b方向(XY平面中的任意的方向)掃描并向激光L的照射位置IP供給堆焊焊絲92等，由此如軌跡TR那樣使激光L回轉(zhuǎn)并向箭頭b方向照射。由此，加工裝置10能夠在被加工構件W上形成堆焊部Wd。而且，加工裝置10通過控制第一棱鏡51及第二棱鏡52的轉(zhuǎn)速，來控制向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)速度，能夠控制熱影響層Wa的厚度TH的允許厚度。
[0107]而且，加工裝置10在加工模式為表面改性加工的情況下，如圖18及圖19所示，使照射頭16沿箭頭b方向(XY平面中的任意的方向)掃描，由此如軌跡TR那樣使激光L回轉(zhuǎn)并向箭頭b方向照射。由此，加工裝置10將激光L以照射寬度Da向被加工構件W照射，由此例如能夠?qū)崿F(xiàn)被加工構件W的表面的平滑化、或者實現(xiàn)被加工構件W的表面的材料粒子的微細化，并形成對被加工構件W的表面進行了改性的表面改性部We。而且，加工裝置10通過控制第一棱鏡51及第二棱鏡52的轉(zhuǎn)速，來控制向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)速度，并能夠控制熱影響層Wa的厚度TH的允許厚度。
[0108]在本實施方式中，被加工構件W的熱影響層Wa包含通過向被加工構件W照射的激光L而形成的再熔融層、氧化層、裂紋、粘渣中的至少I個。再熔融層是在加工時，通過激光L的照射而使被加工構件W的固體發(fā)生液體化并再次固體化的層。再熔融層因加工模式的不同而不同，在開孔加工、切斷加工的情況下，不是在激光L的照射方向(行進方向)的前端形成的層，而是在與激光L的照射方向(行進方向)正交的方向上形成的層，形成于通過照射激光L而形成的孔Wb的內(nèi)周面、切斷的被加工構件W的切斷面上。而且，再熔融層在加工模式為焊接加工、包層加工、表面改性加工、表面精加工、激光層疊造形的情況下，是在激光L的照射方向(行進方向)的前端和與照射方向正交的方向上形成的層，形成于通過照射激光L而形成的焊接部Wc的周圍或下側、堆焊部Wd的周圍或下側、表面改性部We的周圍或下側。
[0109]氧化層是在被加工構件W為金屬等的情況下，使用氧作為輔助氣體時，形成于被加工構件W的孔Wb的內(nèi)周面或切斷面上的氧化覆膜。裂紋是由于激光L的照射而被加工構件W被急速加熱，在該急速加熱時在被加工構件W的孔Wb的內(nèi)周面或切斷面上產(chǎn)生的微細的皸裂(微型裂紋)。粘渣是在被加工構件W的開孔時或切斷時等發(fā)生了液體化的材料成為熔融物，附著于被加工構件W的孔Wb的內(nèi)周面或切斷面而固體化了的附著物。被加工構件W的熱影響層Wa的厚度包括再熔融層的厚度、氧化覆膜的厚度、皸裂的深度、附著物的厚度。
[0110]允許厚度是在將包含切斷加工、開孔加工、焊接加工、包層加工、表面改性加工、表面精加工、激光層疊造形中的至少I個的加工處理向被加工構件W實施時，孔Wb的內(nèi)周面、切斷部分或焊接部Wc的熱影響層Wa的厚度TH、堆焊部Wd、表面改性部We的熱影響層Wa的厚度TH等在被實施了加工處理的作為產(chǎn)品的被加工構件W中能夠允許的范圍內(nèi)的厚度。
[0111]而且，允許厚度因加工模式的不同而不同，在開孔加工、切斷加工的情況下，是與激光L的照射方向(行進方向)正交的方向的長度。而且，允許厚度在加工模式為焊接加工、包層加工、表面改性加工、表面精加工、激光層疊造形的情況下，是激光L的照射方向(行進方向)的長度及與激光L的照射方向正交的方向的長度。
[0112][第二實施方式]
[0113]接下來，說明第二實施方式的照射頭16。圖20是表示第二實施方式的照射頭的概略結構的說明圖。第二實施方式的照射頭16的基本的結構與第一實施方式的加工裝置10的照射頭16同樣，因此省略相同部分的結構的說明。第二實施方式的照射頭16將校準光學系統(tǒng)34、激光回轉(zhuǎn)部35、聚光光學系統(tǒng)37的各自的激光L的光路呈直線狀(同軸上)地排列而一體地連結。
[0114]如圖20所示，照射頭16具有校準光學系統(tǒng)34、激光回轉(zhuǎn)部35、聚光光學系統(tǒng)37、噴嘴38。照射頭16在從引導光學系統(tǒng)14輸出的激光L的光路上，從上游側朝向下游側，依次配置校準光學系統(tǒng)34、激光回轉(zhuǎn)部35、聚光光學系統(tǒng)37、噴嘴38。照射頭16將從引導光學系統(tǒng)14輸出的激光L朝向配置在與噴嘴38面對的位置上的被加工構件W照射。
[0115]激光回轉(zhuǎn)部35由第一旋轉(zhuǎn)機構53驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，具有對第一棱鏡51進行支承的中空筒狀的第一主軸55、由第二旋轉(zhuǎn)機構54驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)并對第二棱鏡52進行支承的中空筒狀的第二主軸57。由此，照射頭16使激光L繞著光路的中心P旋轉(zhuǎn)，使向被加工構件W照射的激光L的照射位置IP回轉(zhuǎn)。
[0116]而且，照射頭16通過控制第一旋轉(zhuǎn)機構53及第二旋轉(zhuǎn)機構54的轉(zhuǎn)速、第一棱鏡51與第二棱鏡52的相位角之差，而能夠使向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)半徑R、回轉(zhuǎn)速度及軌跡TR等對應于加工模式等進行變化。
[0117][實驗例]
[0118]在此，說明使用加工裝置10向被加工構件W實施的加工的試驗例。圖21是表示加工裝置對被加工構件的加工例的圖。圖22是圖21所示的被加工構件的從相反側觀察到的圖。
[0119]向被加工構件W照射的激光L將激光峰值功率設為100W?20kW，將頻率設為5Hz?10kHz，將脈沖寬度設為I μ s?100ms，將照射時間設為1ms?10S，將焦點距離設為40?400mm，將回轉(zhuǎn)速度設為20?5000rpm。輔助氣體使用了壓力為0.1?IMPa的氧，但也可以是空氣或氮，還可以是氬氣(Ar)、氙氣(Xe)等稀有氣體。而且，被加工構件W使用了厚度為0.5?1mm的因科內(nèi)爾(注冊商標)。
[0120]在上述條件下利用加工裝置10進行了加工的結果如圖21及圖22所示。在此，圖21表示被加工構件W的表面(激光的入射側)，圖22表示被加工構件W的背面。在本試驗例中，如圖21及圖22所示，在被加工構件W上形成了孔Wb?？芍?，加工裝置10在上述條件下進行加工，由此即便激光的照射時間為0.2S，在孔Wb的周圍歪斜或凹凸也少，能夠以高精度進行加工。
[0121]如以上那樣，根據(jù)實施方式的加工裝置10，僅通過改變第一棱鏡51與第二棱鏡52的相位角之差，就能夠改變向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)半徑R，因此起到能夠使加工裝置10即激光加工裝置為簡單且小型的結構這樣的效果。而且，控制第一棱鏡51與第二棱鏡52的相位角之差，并改變向被加工構件W照射的激光L的回轉(zhuǎn)半徑R，由此能夠以更適合于加工模式、加工條件的回轉(zhuǎn)半徑R進行加工處理。由此，能夠滿足所要求的加工品質(zhì)，起到能夠高速地進行更高精度的加工這樣的效果。
[0122]而且，根據(jù)實施方式的加工裝置10，分別地控制第一棱鏡51、第二棱鏡52，因此能夠?qū)⑾虮患庸嫾照射的激光L的回轉(zhuǎn)半徑R設定為任意的回轉(zhuǎn)半徑R。即，加工裝置10能夠?qū)⑦m合于加工的種類(加工模式)的激光L向被加工構件W照射。
[0123]而且，根據(jù)實施方式的加工裝置10，利用控制裝置30來控制第一棱鏡51及第二棱鏡52的轉(zhuǎn)速，由此能夠以使熱影響層Wa的厚度TH成為允許厚度的方式進行控制，因此能夠控制被加工構件W的熱影響層Wa。因此，加工裝置10能夠高精度地對被加工構件W實施加工處理。
[0124]需要說明的是，在上述實施方式中，加工裝置10使用光纖激光輸出裝置或短脈沖激光輸出裝置，但沒有限定于此，只要是輸出能夠?qū)Ρ患庸嫾實施加工處理的激光L的激光輸出裝置即可。由此，加工裝置10能夠利用各種激光輸出裝置，能夠根據(jù)加工用途而使用適合的激光輸出裝置。
[0125]而且，光纖激光輸出裝置也可以是使用連續(xù)波振蕩(Continuous WaveOperat1n)或脈沖振蕩(Pulsed Operat1n)中的任一方式的激光輸出裝置。光纖激光輸出裝置在連續(xù)波振蕩的情況下，容易得到高輸出，因此能夠良好地使用于切斷加工或焊接加工等，在脈沖振蕩的情況下，容易抑制熱量的影響，因此能夠良好地使用于微細加工等。
[0126]而且，光纖激光輸出裝置的向被加工構件W照射的激光L的截面的光強度分布也可以是高斯模式(單模式)或多模式。光纖激光輸出裝置在高斯模式的情況下，容易縮小照射位置IP的點徑，容易得到高輸出，因此能夠良好地使用于焊接加工、切斷加工及極微細的開孔加工等，在多模式的情況下，容易抑制對母材的熱量的影響，因此能夠良好地使用于表面改性加工、表面精加工及硬釬焊加工等。
[0127]而且，在上述實施方式中，加工裝置10對板狀的被加工構件W進行加工，但是被加工構件W的形狀沒有特別限定，可以設為各種形狀。而且，加工裝置10也可以將切斷加工、開孔加工、焊接加工、包層加工、表面改性加工、表面精加工、激光層疊造形組合而對被加工構件W實施加工處理。而且，加工裝置10也能夠通過控制激光L的照射位置IP，而以具有彎折點的軌跡TR進行照射，或以具有彎曲形狀的軌跡TR進行照射。由此，加工裝置10能夠?qū)Ρ患庸嫾實施使激光L回轉(zhuǎn)并進行照射的各種加工處理。
[0128]而且，加工裝置10能夠提高加工精度，因此作為被加工構件W而優(yōu)選使用鋼板等金屬材料，但沒有限定于此，作為被加工構件W，只要由因科內(nèi)爾(注冊商標)、哈斯特洛伊(注冊商標)、不銹鋼、陶器、鋼、碳素鋼、陶瓷、硅、鈦、鎢、樹脂、塑料、纖維強化塑料、復合材料、Ni基耐熱合金中的至少任一材料制成即可。而且，加工裝置10能夠減少或除去熱影響(熱損傷的影響)，因此可以使用需要減少或除去熱影響而進行加工的各種材料、復合材料。由此，加工裝置10可以對于各種材料實施加工處理