CN104870137A - 加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构进行更高精度的加工的加工装置及加工方法。本发明的加工装置具有照射头(16)及控制装置，照射头(16)可分割成准直光学系统、激光回转部(35)、及聚光光学系统(37)。激光回转部(35)具有第1棱镜(51)、第2棱镜(52)、第1旋转机构(53)、及第2旋转机构(54)。控制装置至少根据被加工部件的热影响层与激光的回转数的关系，控制第1棱镜(51)及第2棱镜(52)的转速与相位角之差。

Description

加工装置及加工方法
技术领域
本发明是涉及一种对加工对象的部件照射激光而进行加工的加工装置及加工方法。
背景技术
作为对被加工部件进行切割或钻孔等加工的加工装置，有使用激光的加工装置(例如，参考专利文献1及专利文献2)。专利文献1及专利文献2所记载的加工装置通过对被加工部件照射激光，对被加工部件进行切割或钻孔。并且，在专利文献1中记载有一种激光加工方法，其是对被加工部件照射至少2种波长的激光而进行孔加工的方法，所述方法具有：沿着孔内周照射点径小于孔径的第1激光而进行加工的步骤；及向比孔内周更靠内侧照射点径小于孔径且波长长于第1激光的第2激光的步骤，通过后步骤，对在前步骤中未被加工而剩余的部分进行加工。并且，在专利文献1中记载有组合电流镜来挪动第1激光的照射位置的装置。在专利文献2中记载有，设为在保持透镜的结构体上设置线圈，且在基座上设置永久磁铁的结构，通过驱动线圈而使透镜旋转运动，从而使聚光点回转。
并且，在本申请人之前所申请的专利文献3中记载有如下加工装置：具备CO2激光振荡器及准分子激光振荡器，将CO2激光束与准分子激光束用作两个激光，通过照射CO2激光束来进行塑料部件或FRP部件的切割或钻孔之后，继而对其切割面及附近照射准分子激光束，从而去除在该切割面产生的碳化层或热影响层。专利文献3所记载的加工装置记载有，将准分子激光束设为其横截面为环状的激光束，将CO2激光束插穿于该激光束的中空部，将两个激光束的光轴设为相同之后，以相同的传输路径传输两个激光束，将其引导至塑料部件或FRP部件的切割或钻孔加工部的附近，在该附近再次使两个激光束分离。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2011-110598号公报
专利文献2：日本专利第2828871号公报
专利文献3：日本专利第2831215号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如专利文献1及专利文献2所记载的加工装置，通过使激光的照射位置回转，能够适当地对被加工部件进行加工。并且，如专利文献3所记载的加工装置，通过使用两个激光，能够适当地对被加工部件进行加工。然而，专利文献1至专利文献3所记载的加工装置存在如下问题：为了提高加工精度，必须使装置结构变得复杂。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以简单的结构进行更高精度的加工的加工装置及加工方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述问题并达成目的，本发明的加工装置对被加工部件照射激光而进行加工处理，其中，所述加工装置具有：照射头，其对所述被加工部件照射所述激光，且具有将所述激光进行准直的准直光学系统、使所述激光相对于所述被加工部件回转的激光回转部、及使通过所述激光回转部回转的所述激光聚光的聚光光学系统；以及控制装置，其控制所述照射头的动作，所述照射头可分割成所述准直光学系统、所述激光回转部、及所述聚光光学系统，所述激光回转部具有：第1棱镜，其使所述激光折射；第2棱镜，其配置于与所述第1棱镜相对面的位置，且使从该第1棱镜输出的所述激光折射；第1旋转机构，其使所述第1棱镜旋转；及第2旋转机构，其使所述第2棱镜旋转，所述控制装置至少根据所述被加工部件的热影响层的容许厚度与照射至所述被加工部件的所述激光的回转数的关系，控制所述第1旋转机构及所述第2旋转机构，并调整所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头的所述准直光学系统、所述激光回转部及所述聚光光学系统连接在一起。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头具有：反射光学系统，其使所述激光回转部的所述激光的光路与所述聚光光学系统的所述激光的光路偏移；及分度机构，其将从所述反射光学系统输出的所述激光的光路的角度调整为对于所述被加工部件的分度角度。
并且，在上述加工装置中，优选所述分度机构具有：分度轴，其与所述反射光学系统连接；及中空马达，其供所述分度轴旋转自如地内插，且旋转驱动该分度轴。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头具有检测所述激光的焦点与所述被加工部件的间隙的间隙检测构件。
并且，在上述加工装置中，优选所述间隙检测构件具有拍摄所述被加工部件的加工部位的拍摄构件。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头具有冷却所述激光回转部的冷却机构。
并且，在上述加工装置中，优选所述第1棱镜及所述第2棱镜的外形为多边形状。
并且，在上述加工装置中，优选所述第1棱镜的入射面相对于所述激光的光轴而倾斜，所述第2棱镜的出射面相对于所述激光的光轴而倾斜。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头在内部具有辅助气体供给配管。
并且，在上述加工装置中，优选所述照射头具有切除照射至所述被加工部件的所述激光的能量分布中的裙部的裙部切除光学系统。
并且，在上述加工装置中，优选所述加工处理包含切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形中的至少1种。
并且，在上述加工装置中，优选所述热影响层包含再熔融层、氧化层、裂痕、浮渣中的至少1种。
并且，在上述加工装置中，优选所述被加工部件由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶瓷、钢、碳钢、耐热钢、陶瓷品、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的任一材料制成。
并且，在上述加工装置中，优选所述控制装置至少根据所述被加工部件的所述热影响层的容许厚度、照射至所述被加工部件的所述激光的回转数、及所述激光的回转半径的关系，控制所述第1旋转机构及所述第2旋转机构，并调整所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
为了解决所述问题并达成目的，本发明的加工方法使用上述加工装置，对被加工部件照射激光而进行加工处理，其中所述加工方法具有：输出步骤，其输出所述激光；确定步骤，其至少根据所述被加工部件的热影响层的容许厚度与照射至所述被加工部件的所述激光的回转数的关系，确定所述第1棱镜及所述第2棱镜之转速与相位角之差；旋转步骤，其使所述第1旋转机构及所述第2旋转机构以所确定的转速与相位角之差旋转；及照射步骤，其使所述激光回转，并且对所述被加工部件进行照射。
并且，在上述加工方法中，优选每次环绕时将相对于所述被加工部件回转的所述激光的功率进行调制。
并且，在上述加工方法中，优选以多级对所述被加工部件进行加工。
并且，在上述加工方法中，优选在所述被加工部件钻出非圆形的孔。
并且，在上述加工方法中，优选检测孔的圆度，根据所检测出的圆度算出使所照射的所述激光成为圆形的所述第1棱镜与所述第2棱镜的相位角之差，根据所算出的相位角之差控制所述第1棱镜与所述第2棱镜，并校正在所述被加工部件钻出的孔的圆度。
并且，在上述加工方法中，优选检测所述激光的焦点与所述被加工部件的间隙，根据所检测出的间隙计算钻出锥孔或直孔的所述焦点与所述被加工部件的相对位置，将所述焦点与所述被加工部件设为算出的相对位置，照射所述激光而在所述被加工部件钻出锥孔或直孔。
并且，在上述加工方法中，优选在材质不同的交界部分非圆形地将所述激光照射至所述被加工部件，从而在所述被加工部件钻出倾斜的孔。
并且，在上述加工方法中，优选所述确定步骤中，至少根据所述被加工部件的所述热影响层的容许厚度、照射至所述被加工部件的所述激光的回转数、及所述激光的回转半径的关系，确定所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
发明效果
根据本发明的加工装置及加工方法，可将照射头分割成准直光学系统、激光回转部及聚光光学系统，因此发挥能够使照射头小型化，并能够使加工装置更加小型化的效果。并且，仅改变第1棱镜与第2棱镜的相位角之差就使照射至被加工部件的激光的回转半径成为可变，因此发挥能够设为简单的结构的效果。并且，通过控制第1棱镜与第2棱镜的相位角之差而使照射至被加工部件的激光的回转半径成为可变，能够以更适合加工条件的回转半径进行加工处理。由此，发挥能够满足所要求的加工质量，能够以高速进行更高精度的加工的效果。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的加工装置的结构例的示意图。
图2是表示第1实施方式所涉及的照射头的基本结构的说明图。
图3是放大表示第1实施方式所涉及的照射头的从激光回转部到喷嘴的部分的放大示意图。
图4是表示冷却套的结构例的示意图。
图5是照射至被加工部件的激光的照射位置的说明图。
图6是经钻孔加工后的被加工部件的截面的说明图。
图7是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。
图8是加工装置所照射的激光的照射动作的说明图。
图9是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。
图10是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。
图11是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。
图12是表示分成多次进行钻孔加工时的激光的轨跡的一例的示意图。
图13是表示对照射至被加工部件的激光的轨跡进行圆形校正时的一例的示意图。
图14是表示对照射至被加工部件的激光的轨跡进行圆形校正并且进行回转半径校正时的一例的示意图。
图15是钻孔加工中的锥形校正的动作的说明图。
图16是经倾斜钻孔加工后的薄板状的被加工部件的截面的说明图。
图17是倾斜钻孔加工时的动作的说明图。
图18是连续钻孔时的动作的说明图。
图19是将棱镜的相位角设定为零时的动作的说明图。
图20是切除激光的能量分布的裙部的说明图。
图21是利用加工装置进行的切割加工的动作的说明图。
图22是经切割加工后的被加工部件的热影响层的说明图。
图23是利用加工装置进行的焊接加工的动作的说明图。
图24是经焊接加工后的被加工部件的热影响层的说明图。
图25是利用加工装置进行的包覆加工的动作的说明图。
图26是经包覆加工后的被加工部件的热影响层的说明图。
图27是利用加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。
图28是经表面改性加工后的被加工部件的热影响层的说明图。
图29是表示第2实施方式所涉及的照射头的基本结构的说明图。
图30是表示利用加工装置的被加工部件的加工例的图。
图31是从相反侧观察图30所示的被加工部件的图。
具体实施方式
参考附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。本发明并非由以下的实施方式所记载的内容而被限定。并且，在以下所记载的构成要件中包含本领域技术人员能够容易设想且实质上相同的要件。而且，可适当组合以下所记载的结构。并且，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行结构的各种省略、置换或变更。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式所涉及的加工装置的结构例的示意图。
如图1所示，加工装置10包括激光振荡器12、引导光学系统14、照射头16、加工平台20、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28及控制装置30。加工装置10具有包围加工平台20的门型桥接器32。加工装置10对保持在加工平台20上的被加工部件W照射激光，并对被加工部件W进行加工。在此，在本实施方式中，将加工平台20的水平面设为XY平面，将与加工平台20的水平面正交的方向设为Z轴向。并且，在本实施方式中，将绕Z轴的旋转方向设为C轴向。
其中，被加工部件W例如为板状的部件。作为被加工部件W，能够使用由各种材料、例如因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶瓷、钢、碳钢、耐热钢、陶瓷品、硅、钛、钨、树脂、塑料、Ni基耐热合金等所制成的部件。并且，作为被加工部件W，也能够使用由碳纤维强化塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纤维强化塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)、玻璃长纤维强化塑料(GMT：Glass-mat Reinforced Thermoplastics)等纤维强化塑料、除钢板以外的铁合金、铝合金等各种金属、各种复合材料等制成的部件。并且，在本实施方式中，加工处理是切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、及激光积层造形中的任一个，也可组合这些加工。
激光振荡器12是输出激光的装置，并列设置于加工装置10的门型桥接器32。激光振荡器12例如使用将光纤作为介质而输出激光的光纤激光输出装置、或输出短脉冲的激光的短脉冲激光输出装置等。作为光纤激光输出装置，例如能够使用法布里-柏罗型光纤激光输出装置或环型光纤激光输出装置，通过激发这些输出装置而使激光振荡。光纤激光输出装置的光纤例如能够使用添加有铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土类元素的二氧化硅玻璃。作为短脉冲激光输出装置，例如能够使用钛蓝宝石激光作为激光的振荡源，能够振荡脉冲宽度为100皮秒以下的脉冲。并且，也可以使用YAG激光或YVO4激光等进行奈秒级脉冲振荡的激光。
引导光学系统14是将从激光振荡器12输出的激光向照射头16引导的光学系统。在本实施方式中，引导光学系统14例如为光纤。引导光学系统14是一端部与激光振荡器12的激光出射口连接，另一端部与照射头16的激光入射端连接。引导光学系统14从激光振荡器12的激光出射口向照射头16的入射端引导激光。
照射头16使由引导光学系统14引导的激光回转并照射至被加工部件W。并且，照射头16通过利用棱镜使激光折射，从而使折射前的激光的光路与照射至被加工部件W的激光的光路偏移。而且，照射头16使激光聚光而照射至被加工部件W。并且，照射头16被照射头罩16a覆盖。关于照射头16的结构，以下进行叙述。
加工平台20是保持载置于表面的被加工部件W的机构。加工平台20的保持被加工部件W的表面相对于基准面(例如，加工装置10的设置面)为水平面(XY平面)。
X轴移动机构22是支承加工平台20的X轴平台，通过使加工平台20在X轴向上移动，从而使被加工部件W移动至X轴向的规定的位置。
C轴旋转机构24配置于X轴移动机构22与加工平台20之间。即，C轴旋转机构24支承于X轴移动机构22，且支承加工平台20。C轴旋转机构24通过使加工平台20在C轴向上旋转驱动，从而使被加工部件W旋转至C轴向的规定的位置。
Y轴移动机构26支承Z轴移动机构28，并且使照射头16在Y轴向上移动。由此，Y轴移动机构26使照射头16移动至Y轴向的规定的位置。
Z轴移动机构28支承照射头16，并且使照射头16移动至Z轴向的规定位置。
加工装置10通过使用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28，在X轴向、Y轴向、Z轴向、C轴向的四轴向上使加工平台20与照射头16相对移动，从而使被加工部件W与激光的相对位置关系在四轴向上移动。
控制装置30分别连接于激光振荡器12、照射头16、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、及Z轴移动机构28，并控制各部的动作。控制装置30例如调整从激光振荡器12输出的激光的各种条件，或者通过X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、及Z轴移动机构28使照射头16及加工平台20移动而调整照射头16相对于被加工部件W的位置，或者根据被加工部件W的条件(材质、厚度等)或加工处理的条件检测并设定热影响层的容许厚度，或者控制从照射头16照射至被加工部件W的激光的后述回转数或回转半径R。
接着，使用图2至图5，对照射头16进行说明。图2是表示第1实施方式所涉及的照射头的基本结构的说明图。图3是放大表示第1实施方式所涉及的照射头的从激光回转部到喷嘴的部分的放大示意图。图4是表示冷却套的结构例的示意图。图5是照射至被加工部件的激光的照射位置的说明图。
如图2及图3所示，照射头16包括准直光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、喷嘴38、分度机构39、拍摄构件40、间隙检测构件41、及支承部件42。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序配置有准直光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、及喷嘴38。照射头16可分别分割成准直光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、及聚光光学系统37。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向与喷嘴38相对面的被加工部件W进行照射。
准直光学系统34与引导光学系统14的射出有激光L的端面相对配置。即，准直光学系统34配置于引导光学系统14与激光回转部35之间。准直光学系统34具备准直透镜等，将从引导光学系统14输出的激光L设为准直光，向激光回转部35射出。
如图2及图5所示，激光回转部35使激光L围绕光路的中心P旋转，被加工部件W中使照射激光即激光L的照射位置IP回转。如图3所示，激光回转部35具有第1棱镜51、第2棱镜52、第1旋转机构53、第2旋转机构54、及冷却机构55。
第1棱镜51使激光L折射，相对于光轴OA倾斜。第2棱镜52使由第1棱镜51折射后的激光L再次折射，从而控制聚光的位置。由此，通过激光回转部35的激光L以相对于通过前的激光L的光路偏离的光路输出。
如图2及图4所示，第1棱镜51具有：入射面51a，其入射有激光L；及出射面51b，其射出有激光L。并且，第1棱镜51例如其外形为八角形状。第1棱镜51固定于棱镜支架56。棱镜支架56例如具有对应于第1棱镜51的外形的八角形状的保持孔，且利用该保持孔保持第1棱镜51。
入射面51a是相对于光轴OA略微倾斜的平坦面。入射面51a相对于光轴OA的斜度小于1°。即，入射面51a能够在从引导光学系统14输出的激光L入射时，使由入射面51a反射的激光L从光轴OA偏离。由此，第1棱镜51能够抑制从入射面51a朝向引导光学系统14反射的激光L的反射量，并抑制朝向激光振荡器12的出射口反射的激光的量。
出射面51b是使射出的激光L折射的倾斜的平坦面。由此，第1棱镜51使从引导光学系统14输出的激光L折射，使其相对于光轴OA倾斜。
第2棱镜52具有：入射面52a，其入射有激光L；及出射面52b，其射出有激光L。并且，第2棱镜52例如其外形为八角形状。第2棱镜52固定于棱镜支架57。棱镜支架57例如具有对应于第2棱镜52的外形的八角形状的保持孔，且利用该保持孔保持第2棱镜52。
入射面52a是使从第1棱镜51输出的激光L折射的倾斜的平坦面。由此，第2棱镜52使由第1棱镜51折射后的激光L再次折射，从而控制聚光的位置。即，第2棱镜52使通过激光回转部35后的激光L的光路相对于通过激光回转部35之前的激光L的光路偏离并输出。
出射面52b是相对于由入射面52a折射的激光L的光轴略微倾斜的平坦面。出射面52b相对于由入射面52a折射的激光L的光轴的斜度小于1°。即，出射面52b能够在从第1棱镜51输出的激光L射出时，使由出射面52b反射的激光L从由入射面52a折射的激光L的光轴偏离。由此，第2棱镜52能够抑制从出射面52b朝向引导光学系统14反射的激光L的反射量，并抑制朝向激光振荡器12的出射口反射的激光L的量。
如图3所示，第1旋转机构53具有：第1主轴58，其保持第1棱镜51；及第1中空马达59，其在内部插入有第1主轴58且使该第1主轴58旋转。第2旋转机构54具有：第2主轴60，其保持第2棱镜52；及第2中空马达61，其在内部插入有第2主轴60且使该第2主轴60旋转。第1旋转机构53与第2旋转机构54可相互同步旋转及相对旋转。
第1主轴58与第2主轴60是激光L的光路的部分为中空的筒状部件。在第1主轴58上，在激光L的前进方向的前侧固定有棱镜支架56。在第2主轴60上，在激光L的前进方向的后侧固定有棱镜支架57。第1主轴58与第2主轴60经由轴承62及轴承63被支承。轴承62及轴承63例如为滚动球轴承等滚动轴承。
第1中空马达59具有：中空转子64，其固定于第1主轴58的外周面；及定子65，其与中空转子64相对配置。第1中空马达59使第1棱镜51与第1主轴58一起旋转。第2中空马达61具有：中空转子66，其固定于第2主轴60的外周面；及定子67，其与中空转子66相对配置。第2中空马达61使第2棱镜52与第2主轴60一起旋转。第1棱镜51与第2棱镜52可相互同步旋转及相对旋转。
并且，第1旋转机构53及第2旋转机构54分别具备编码器68，该编码器68检测旋转部(第1主轴58及中空转子64、第2主轴60及中空转子66)与固定部(定子65、定子67)的相对位置、转速。编码器68具有：识别码69，其固定于上述旋转部侧；及检测部70，其固定于上述固定部侧，且检测识别码69。编码器68通过利用检测部70检测识别码69，能够检测上述旋转部的相对位置。编码器68将检测出的上述旋转部的转速及旋转位置(相位角)的信息输出至控制装置30。并且，作为编码器68，例如优选使用以几千分之一度(0.001度以下)的分辨率检测旋转位置(相位角)的检测机器。
并且，第1旋转机构53与第2旋转机构54能够改变第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差。由此，如图5所示，能够使激光照射点偏心至从旋转轴的光路的中心P偏离相当于对应于第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差的距离的照射位置IP。在一边维持该第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，一边使第1旋转机构53与第2旋转机构54以同一旋转周期同步旋转的情况下，激光照射点描绘回转半径R的圆轨道。并且，在使第1棱镜51与第2棱镜52非同步旋转(以不同旋转周期旋转)的情况下，能够增减激光照射点的回转半径，并且使激光照射点回转，也可描绘任意的曲线轨道。
另外，在本实施方式中，所谓第1中空马达59与第2中空马达61的相位角之差，是指第1中空马达59与第2中空马达61的旋转位置(相位角)的相对偏离的角度。并且，所谓第1中空马达59与第2中空马达61的相位角之差的误差，是指第1中空马达59与第2中空马达61的相位的偏离角度的误差。
并且，如图2及图5所示，所谓回转半径R，是指从光路的中心P到照射至被加工部件W的激光L的照射位置IP的距离，且是指照射至被加工部件W的激光L绕中心P回转的半径。通过改变第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，来改变照射至被加工部件W的激光L的回转半径R，因此回转半径R为可变。所谓回转数，是指照射至被加工部件W的激光L的照射位置IP每单位时间围绕中心P回转的次数。
如图3及图4所示，冷却机构55具有冷却套55a。冷却套55a在棱镜支架56及棱镜支架57的周围包围有冷却介质流路。冷却套55a从与冷却介质供给源78的冷却介质供给配管78a连接的连接部55b供给冷却介质(箭头a方向)，从与冷却介质供给源78的冷却介质排出配管78b连接的连接部55c排出冷却介质(箭头b方向)。并且，冷却套55a具有温度感测器。由此，冷却套55a根据从温度感测器向控制装置30输出的检测温度信号，调整从冷却介质供给源78供给的冷却介质的温度或流量，从而将第1棱镜51及第2棱镜52维持为规定温度。
如图2及图3所示，反射光学系统36具有：第1反射镜71，其反射通过激光回转部35的激光L；第2反射镜72，其再次反射由第1反射镜71反射的激光L；筒部73；及喷嘴安装部74。反射光学系统36通过第1反射镜71与第2反射镜72，将从激光回转部35输出的激光L朝向聚光光学系统37反射。即，反射光学系统36使激光回转部35的激光L的光路与聚光光学系统37的激光L的光路偏移。第2反射镜72为半透半反镜，可利用拍摄构件40拍摄被加工部件W的加工部位。筒部73与喷嘴安装部74由接头部75连结。
聚光光学系统37具有多个透镜，通过这些多个透镜，使由第2反射镜72反射的激光L聚光，形成成为规定的焦点距离、焦点深度的激光L。聚光光学系统37对被加工部件W照射规定的点径的激光L。并且，聚光光学系统37具有冷却机构76。冷却机构76例如是用于冷却上述多个透镜的冷却套等。
喷嘴38为直径随着朝向激光L的前进方向的前侧而渐缩的中空的圆锥形状。喷嘴38经由聚光光学系统37安装于喷嘴安装部74。喷嘴38具有用于防止因在被加工部件W的加工点产生的溅射等而使聚光光学系统37污损的透光部件77。并且，喷嘴38从辅助气体供给源79供给有辅助气体，可向被加工部件W喷射该辅助气体。
在本实施方式中，辅助气体例如能够使用空气、氮气、氧气、氬气、氙气、氦气、或这些的混合气体。将可将氧化反应热用于加工处理的氧气用作辅助气体的情况下，能够进一步提高对金属等被加工部件W的加工速度。并且，将抑制作为热影响层的氧化被膜的产生的氮气或氬气等用作辅助气体的情况下，能够进一步提高对金属等被加工部件W的加工精度。辅助气体的气体种类、混合比、及从喷嘴38的喷出量(压力)等可根据被加工部件W的种类或加工模式等加工条件而改变。
分度机构39具有分度轴81、中空马达82、及分度角度检测构件83。分度轴81连结于喷嘴安装部74，与喷嘴安装部74一体旋转。在分度轴81形成有用于向喷嘴安装部74内供给辅助气体的辅助气体供给配管81a(内部配管)。分度轴81由轴承84可绕Y轴旋转地被支承。轴承84例如为静压轴承(流体轴承)。中空马达82具有：中空转子85，其固定于分度轴81的外周面；及定子86，其与中空转子85相对配置。
中空马达82以分度轴81为旋转中心，可绕分度轴81(箭头d方向)摇摆地驱动安装于喷嘴安装部74的喷嘴38。即，中空马达82可绕Y轴摇摆地驱动喷嘴38。由此，分度机构39使反射光学系统36的喷嘴安装部74以分度轴81为旋转中心旋转，伴随该旋转，能够使配置于分度轴81的同轴上的第2反射镜72旋转，因此即使变更分度角度，也能够从喷嘴38照射由第2反射镜72反射的激光L。并且，分度机构39使喷嘴安装部74及喷嘴38一体摇摆，因此能够抑制摇摆部分的大型化。
分度角度检测构件83具备检测旋转部(分度轴81及中空转子85)与固定部(定子86)的相对位置(分度角度)的编码器。编码器将检测到的上述旋转部的分度角度的信息输出至控制装置30。如此，在使用分度机构39的情况下，加工装置10通过使用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28、及分度机构39，在由X轴向、Y轴向、Z轴向、C轴向、摇摆方向构成的5轴向上使加工平台20与照射头16相对移动，从而能够在5轴向上使被加工部件W与所照射的激光L的相对位置关系移动。
拍摄构件40是例如具有CCD(Charge Coupled Device)影像传感器等的相机。拍摄构件40拍摄激光L的照射位置IP或回转半径R等，从该所拍摄的图像产生图像数据，并将图像数据输出至控制装置30。拍摄构件40在隔着喷嘴安装部74与喷嘴38相对置的位置安装于喷嘴安装部74。拍摄构件40配置于与光路的中心P相同的轴上。
间隙检测构件41是使用激光的间隙测定装置。间隙检测构件41检测照射至被加工部件W的激光L的焦点与被加工部件W的间隙。间隙检测构件41将检测到的间隙输出至控制装置30。间隙检测构件41连结于拍摄构件40，且配置于与光路的中心P相同的轴上。
支承部件42支承于Y轴移动机构26。支承部件42支承激光回转部35与分度机构39。并且，在支承部件42形成有用于向喷嘴安装部74内供给辅助气体的辅助气体供给配管42a(内部配管)。由此，辅助气体从辅助气体供给源79经由气体配管79a被送至支承部件42的辅助气体供给配管42a，通过辅助气体供给配管42a被送至分度机构39的中空马达82的内部空间，从该内部空间被送至分度轴81的辅助气体供给配管81a，从辅助气体供给配管81a被送至喷嘴安装部74内，从喷嘴安装部74内通过聚光光学系统37被送至喷嘴38，从喷嘴38朝向被加工部件W进行喷射。
接着，利用图5至图7，对利用加工装置10进行的加工处理进行说明。图5是照射至被加工部件的激光的照射位置的说明图。图6是经钻孔加工后的被加工部件的截面的说明图。图7是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。
首先，如图7所示，加工装置10(控制装置30)确定加工模式(步骤ST1)。例如，加工装置10确认由操作员等工作人员输入的表示执行切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形中的哪一个的操作，根据所确认的操作，确定加工模式。
接着，加工装置10(控制装置30)确定被加工部件W的材质或厚度(步骤ST2)。例如，加工装置10(控制装置30)确认由工作人员输入的输入被加工部件W的材质或厚度的操作，根据所确认的操作，确定被加工部件W的材质或厚度。
接着，加工装置10(控制装置30)确定加工条件(步骤ST3)。例如，加工装置10(控制装置30)确认由工作人员输入的输入在步骤ST1所确定的加工模式中施加于被加工部件W的加工处理的位置或形状、深度等加工条件的操作，根据所确认的操作，确定施加于被加工部件W的加工处理的位置或形状、深度等加工条件。
接着，加工装置10(控制装置30)确定热影响层Wa(参考图6)的容许厚度(步骤ST4)。例如，加工装置10(控制装置30)分别获得在步骤ST1中所确定的加工模式，在步骤ST2中所确定的被加工部件W的材质或厚度，在步骤ST3中所确定的加工条件，参考确定加工模式、被加工部件W的材质或厚度、加工条件、及热影响层Wa的容许厚度的相关关系的控制图(加工条件控制图)，来确定热影响层Wa的容许厚度。
接着，加工装置10(控制装置30)确定激光L的容许回转数、容许回转半径(步骤ST5)。例如，加工装置10(控制装置30)根据在步骤ST4中所确定的热影响层Wa的容许厚度，参考确定热影响层Wa的厚度TH(参考图6)、激光L的回转数、及回转半径R的相关关系的控制图(回转条件控制图)，确定不使热影响层Wa的厚度TH超过容许厚度的激光L的容许回转数范围及容许回转半径范围。另外，在步骤ST5中，在步骤ST1中所确定的加工模式为钻孔加工的情况下，回转半径R并非必须，因此也可以仅确定回转数。
接着，加工装置10(控制装置30)确定第1棱镜51及第2棱镜52的转速、相位角之差(步骤ST6)。例如，加工装置10(控制装置30)将包含于在步骤ST5中所确定的激光L的容许回转数范围的回转数确定为第1棱镜51及第2棱镜52的转速。而且，加工装置10(控制装置30)参考确定激光L的回转半径R与第1棱镜51及第2棱镜52的相位角之差的相关关系的控制图(相位角控制图)，将包含于在步骤ST5中所确定的激光L的容许回转半径范围的相位角之差确定为第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差。
接着，加工装置10(控制装置30)确定激光输出(步骤ST7)。例如，加工装置10(控制装置30)获得在步骤ST4中所确定的热影响层Wa的容许厚度，参考确定热影响层Wa的厚度TH与激光L的输出的相关关系的控制图(激光输出控制图)，选择激光L的峰值输出及脉冲宽度，确定激光输出。
接着，加工装置10(控制装置30)确定辅助气体喷射条件(步骤ST8)。例如，加工装置10(控制装置30)获得在步骤ST4中所确定的热影响层Wa的容许厚度，参考确定热影响层Wa的容许厚度与辅助气体的气体种类、压力、混合比等的相关关系的控制图(气体条件控制图)，根据该气体条件控制图选择辅助气体的气体种类、压力、混合比等，确定辅助气体的喷射条件。
接着，加工装置10(控制装置30)对被加工部件W执行加工(步骤ST9)。例如，加工装置10(控制装置30)根据在步骤ST8中所确定的辅助气体喷射条件，从辅助气体供给源79供给辅助气体并从喷嘴38喷射，根据在步骤ST7中所确定的激光输出使激光振荡器12振荡而射出激光L，同时根据在步骤ST6中所确定的转速与相位角之差调整第1中空马达59及第2中空马达61的旋转，对被加工部件W照射激光L，从而执行加工。通过上述步骤ST1至步骤ST9，加工装置10(控制装置30)对被加工部件W实施加工处理。
其中，在步骤ST1中所确定的加工模式为钻孔加工的情况下，在步骤ST9中，从激光振荡器12射出的激光L经由引导光学系统14入射至照射头16的入射端，如图2、图5及图6所示，通过因在步骤ST6中所确定的转速与相位角之差而在箭头c方向上旋转的第1棱镜51及第2棱镜52而折射，从而照射至从与折射前的激光L的光轴OA成为同轴的光路的中心P偏心的位置。若在该状态下使第1棱镜51与第2棱镜52以相同旋转周期旋转，则激光照射点围绕与折射前的激光L的光轴OA成为同轴的旋转轴的光路的中心P回转，使激光L的照射位置IP在以中心P为回转中心的假想圆IC上移动，从而在被加工部件W钻出孔Wb。另外，在步骤ST1中所确定的加工模式为钻孔加工的情况下，孔径大致由设定值确定。与此相对，在焊接加工、包覆加工等中，热影响层Wa或正面、背面的飞溅物量的控制除了回转数以外，还可以使用回转半径R。
接着，使用图8至图20，对由加工装置10产生的激光L的照射动作进行说明。图8是加工装置所照射的激光的照射动作的说明图。图9是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。图10是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。图11是表示加工装置所照射的激光的轨跡的一例的示意图。图12是表示分为多次进行钻孔加工时的激光的轨跡的一例的示意图。图13是表示对照射至被加工部件的激光的轨跡进行圆形校正时的一例的示意图。图14是表示对照射至被加工部件的激光的轨跡进行圆形校正并且进行回转半径校正时的一例的示意图。图15是钻孔加工中的锥形校正的动作的说明图。图16经倾斜钻孔加工后的薄板状的被加工部件的截面的说明图。图17是倾斜钻孔加工时的动作的说明图。图18是连续钻孔时的动作的说明图。图19是将棱镜的相位角设定为零时的动作的说明图。图20是切除激光的能量分布的裙部的说明图。
以恒定周期ON/OFF而对被加工部件W照射激光L的情况下，如图8所示，加工装置10优选将激光L的ON/OFF的周期设为照射位置IP的回转周期的非整数倍。即，加工装置10通过使激光L的ON/OFF的周期与照射位置IP的回转周期错开，能够在第一周将激光L照射至照射位置IPa，在第二周将激光L照射至照射位置IPb。即，加工装置10在第三周以后也同样地通过重复进行激光L的ON/OFF，能够依次使照射位置错开。由此，加工装置10使激光L的照射位置在每次环绕时偏移，从而能够对被加工部件W的加工对象的区域高效率地照射激光L。
并且，在连续地改变第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差并且使第1棱镜51及第2棱镜52旋转的情况下，如图9所示，加工装置10能够以逐渐远离中心P的漩涡状的轨跡TR对被加工部件W照射激光L。由此，加工装置10通过漩涡状地照射激光L，即使对于具有激光L不易射入的厚度的被加工部件W，也能够高精度地进行加工。
同样地，如图10及图11所示，加工装置10也能够以椭圆状或心状的轨跡TR对被加工部件W照射激光L。即，加工装置10通过使第1棱镜51及第2棱镜52旋转，并且连续地改变第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，能够改变激光L的回转半径R，从而以各种轨跡TR对被加工部件W照射激光L。即，加工装置10通过控制第1棱镜51与第2棱镜52的旋转及相位角之差，能够以各种形状的轨跡TR对被加工部件W照射激光L。
并且，在根据光学上的理论值算出适合施加到被加工部件W的加工处理的激光L的回转半径R之后，考虑热影响层Wa而对其回转半径R进行校正的情况下，如图12所示，加工装置10在第一周以小于钻孔加工的目标孔的孔径的圆形状的轨跡TRa对被加工部件W照射激光L，第二周以与钻孔加工的目标孔的孔径相同大小的圆形状的轨跡TRb对被加工部件W照射激光L。此时，优选将第一周的激光L的回转半径Ra设为小于目标孔的回转半径，将第二周的激光L的回转半径Rb设为根据光学上的理论值算出用于钻出目标孔的回转半径之后，在目标孔中以使热影响层Wa的厚度TH成为容许厚度的范围内的方式进行校正后的回转半径。由此，在激光L最初照射至被加工部件W的第一周，热扩散会变大，但加工装置10通过在第一周钻出小于目标孔的孔而抑制热扩散，且在第二周能够钻出目标孔。即，加工装置10能够在第一周进行粗加工，在第二周进行精加工，因此能够以高精度进行加工。
并且，在使激光L的轨跡TR接近圆形的情况下(对圆度进行校正的情况下)，如图13所示，加工装置10在被加工部件W钻出导孔Wb1之后，根据利用拍摄构件40拍摄导孔Wb1所得的图像数据检测该导孔Wb1的圆度，根据所检测到的圆度，算出激光L的照射位置IP的轨跡TR成为圆形的第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差的变化图案(回转的激光L的一周期中的相位角之差的连续变动)，以所算出的相位角之差的变化图案旋转控制第1棱镜51与第2棱镜52，由此，使激光L以圆形形状回转并且照射至被加工部件W。由此，加工装置10能够将正式孔Wb2钻成圆形形状。
并且，在对激光L的轨跡TR进行圆形校正，同时对孔径进行校正(孔径校正)的情况下，如图14所示，加工装置10根据利用拍摄构件40所拍摄的导孔Wb1的图像数据检测该导孔Wb1的圆度与大小(孔径)，根据所检测到的圆度与孔径，算出激光L的照射位置IP的轨跡TR成为规定孔径的圆形的第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差的变化图案(回转的激光L的一周期中的相位角之差的连续变动)，以所算出的相位角之差的变化图案旋转控制第1棱镜51与第2棱镜52，由此使激光L以规定大小的圆形形状回转并且照射至被加工部件W。由此，加工装置10能够以规定的大小将正式孔Wb2钻成圆形形状。
并且，在钻出孔径朝向激光L的照射方向的前侧逐渐变大的锥孔Wd的情况下，如图15所示，加工装置10通过间隙检测构件41检测激光L的焦点与被加工部件W的间隙，根据所检测到的间隙，通过Z轴移动机构28调整Z轴向的相对位置而设为激光L的照射位置IP与该激光L的焦点之后，使用焦点深度LD深于被加工部件W的板厚WT的激光L，能够使照射位置IP围绕回转的中心P以回转半径R在箭头c方向上回转，并且照射至被加工部件W。由此，加工装置10能够钻出背面侧的孔径Fb大于被加工部件W的正面侧(即激光L的照射侧)的孔径Fa的锥孔Wd。
并且，在钻出孔径朝向激光L的照射方向的前侧逐渐变小的锥孔Wd的情况下，加工装置10根据所检测到的间隙，通过Z轴移动机构28调整Z轴向的相对位置而将激光L的焦点设为被加工部件W的背面侧之后，能够使照射位置IP围绕回转的中心P以回转半径R在箭头c方向上回转，并且照射至被加工部件W。由此，加工装置10能够钻出正面侧的孔径Fa大于被加工部件W的背面侧的孔径Fb的锥孔Wd。即，加工装置10根据通过间隙检测构件41所检测到的间隙，通过Z轴移动机构28控制被加工部件W的Z轴向的相对位置，由此，能够钻出所需形状的锥孔Wd。
并且，在对锥孔Wd的锥形状进行校正(锥形校正)的情况下，加工装置10根据所检测到的间隙，通过Z轴移动机构28控制被加工部件W的Z轴向的相对位置，由此，能够钻出被加工部件W的正面侧的孔径Fa与背面侧的孔径Fb成为相同大小的孔Wb(参考图6)。即，加工装置10能够根据通过间隙检测构件41所检测到的间隙，将锥孔Wd校正为直孔。
并且，在具有多个不同材料的层的被加工部件W钻出倾斜的孔We的情况下，例如，在对具有陶瓷层W1与金属层W2的薄板状的被加工部件W钻出倾斜角α倾斜20°至40°的孔We的情况下，如图16及图17所示，加工装置10通过分度机构39将喷嘴38的分度角度设为20°至40°，在陶瓷层W1中，使所照射的激光L的回转数相对地延迟而提高照射位置IP中的每单位时间的能量，从而进行钻孔加工。并且，加工装置10在金属层W2中，使所照射的激光L的回转数相对地加快而降低照射位置IP中的每单位时间的能量，从而进行钻孔加工。由此，加工装置10能够抑制热影响层Wa的厚度TH，并且在导热性较低的陶瓷层W1钻出孔，能够抑制热影响层Wa的厚度TH，并且在导热性较高的金属层W2钻出孔。而且，加工装置10能够缩短陶瓷层W1及金属层W2的各自的钻孔所需的时间。
并且，加工装置10在陶瓷层W1与金属层W2的交界附近，照射至金属层W2侧的激光L的轨跡TR成为相对小于照射至陶瓷层W1侧的激光L的轨跡TR的非圆形形状。由此，加工装置10能够抑制金属层W2的热影响层Wa的厚度TH，并能够抑制钻孔加工速度与陶瓷层W1相比相对较快的金属层W2的钻孔的前进速度。即，加工装置10能够同样地在陶瓷层W1与金属层W2进行钻孔。即，加工装置10能够进行以分别适合陶瓷层W1及金属层W2的加工条件加工的多级加工，并能够钻出直线状贯通陶瓷层W1及金属层W2的加工质量较高的直孔。
并且，加工装置10在上述多级加工中，通过使用适合各级的气体种类的辅助气体，能够以更适合的加工条件对被加工部件W进行加工处理。
并且，加工装置10在对薄板状的被加工部件W进行倾斜钻孔时，通过进行上述锥形校正，能够容易地钻出直孔。
并且，在被加工部件W上隔开间隔钻出多个孔Wc的情况下，如图18所示，加工装置10通过进给机构(X轴移动机构22、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28)将被加工部件W移动至钻孔位置，在该钻孔位置停止上述进给机构，同时对被加工部件W照射激光L而形成孔Wc1，再次通过上述进给机构将被加工部件W移动至下一钻孔位置，在下一钻孔位置停止上述进给机构，同时对被加工部件W照射激光L而形成孔Wc2，再次通过上述进给机构将被加工部件W移动至下一钻孔位置，在下一钻孔位置停止上述进给机构，同时对被加工部件W照射激光L而形成孔Wc3，以后也同样地重复而连续地进行钻孔。即，加工装置10仅通过来自照射头16的激光L的照射就能够进行钻孔加工，因此能够在钻孔时停止上述进给机构的机械动作。即，加工装置10通过将上述进给机构的机械动作的停止时间设为激光L的照射时间，能够将上述进给机构的机械动作的停止时间设为短时间，因此能够缩短上述进给机构的等待时间(停止时间)。由此，加工装置10能够使加工动作高速化，因此能够缩短加工时间。
并且，加工装置10在被加工部件W上隔开间隔钻出多个孔Wc的情况下，使激光L以使被加工部件W移动的方向(XY平面中的任意方向)侧的回转半径R相对较短的椭圆形状回转并照射，由此，能够不停止上述进给机构而使被加工部件W连续地移动并且连续地钻出大致圆形(包含圆形)的孔Wc。
并且，如图19所示，加工装置10通过将第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差设为0°，能够将中心P与照射位置IP的偏移量设为零。并且，加工装置10在中心P与照射位置IP的偏移量为零的状态下，能够使第1棱镜51与第2棱镜52的转速同步而旋转。由此，即使因激光振荡器12或引导光学系统14、准直光学系统34等光学上的极小的偏离而在照射位置IP中，在激光L的能量分布上产生偏差，因而有时强度相对较低的激光La与强度相对较高的激光Lb从中心P偏离而照射，也能够使强度相对较低的激光La与强度相对较高的激光Lb围绕中心P在箭头c方向上回转。即，加工装置10能够将照射位置IP上的激光L的点内的能量密度平均化，因此能够使在激光L的点(照射位置IP)的外周部的能量不均均一化，从而能够对被加工部件W照射使能量不均均一化的激光L。即，加工装置10在切割加工等时，不会发生对切割面产生影响的激光L的点的外周部的能量不均，因此即使改变切割方向(加工路径)也能够维持加工质量(切割面质量)。同样地，加工装置10例如在焊接加工时，即使改变焊接方向(加工路径)也能够维持加工质量(焊接质量)。
并且，如图20所示，加工装置10通过将切除照射至被加工部件W的激光L的能量分布(即，激光L的照射方向的截面的能量分布)的裙部Lc的裙部切除光学系统设置于照射头16，能够相对提高照射至被加工部件W的激光L的点的外周部的能量。由此，加工装置10能够使孔Wb(孔Wc、锥孔Wd、倾斜的孔We)的缘端部或切割面的缘端部等变得锐利，从而能够提高加工质量。作为裙部切除光学系统，例如能够使用通过光圈屏蔽激光回转部35的激光L的光路的一部分的光学系统，或利用照射头16的壳体屏蔽激光L的光路的一部分的光学系统。
并且，加工装置10能够通过拍摄构件40观察被加工部件W上的加工部位，并且利用间隙检测构件41检测所照射的激光L的焦点与被加工部件W的间隙而进行加工处理，因此能够容易地进行加工调整工作等。
并且，在加工装置10中，第1旋转机构53由第1中空马达59驱动，第2旋转机构54由第2中空马达61驱动，分度机构39由中空马达82驱动，从而分别在第1旋转机构53、第2旋转机构54、分度机构39中并无背隙(backlash)，因此，能够高精度地控制由第1旋转机构53及第2旋转机构54产生的第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，并能够高精度地控制利用分度机构39分度的喷嘴38的分度角度。由此，加工装置10能够高精度地控制照射至被加工部件W的激光L的回转半径R，并能够高精度地控制照射至被加工部件W的激光L的分度角度。
并且，在加工装置10中，由于辅助气体供给配管42a及辅助气体供给配管81a为设置于照射头16的内部的内部配管，因此能够防止从被加工部件W的加工部位飞溅的溅射的附着，从而防止辅助气体供给配管42a及辅助气体供给配管81a的破损。
并且，加工装置10优选每次环绕时调制相对于被加工部件W回转的激光L的功率。例如，加工装置10为了抑制热影响层Wa的扩展，每次环绕时调制对被加工部件W的加工部位的激光L的功率(输出)。加工装置10通过例如使用脉冲调制、线性调制、高频重叠调制等而作为激光L的输出的调制，从而输出适合施加于被加工部件W的加工处理的激光L。由此，加工装置10能够使对被加工部件W的加工质量稳定化。
并且，加工装置10优选将第1中空马达59与第2中空马达61的相位角之差的误差设为0.1°以内。即，加工装置10优选将第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差的误差设为0.1°以内。此时，控制装置30根据从编码器68输出的第1主轴58及第2主轴60的转速与旋转位置(相位角)，将在上述步骤ST6中所确定的第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差的误差设为0.1°以内。由此，加工装置10虽取决于第1棱镜51及第2棱镜52的光学特性，但能够将回转半径R的偏离设为数十μm以内，从而能够对被加工部件W高精度地照射激光L而进行加工。
并且，在加工装置10中，激光L的输出频率小于1kHz时，优选使第1棱镜51及第2棱镜52以20rpm以上旋转，激光L的输出频率为1kHz以上时，优选使第1棱镜51及第2棱镜52以200rpm以上旋转。即，在加工装置10中，激光L的输出频率小于1kHz时，优选将照射至被加工部件W的激光L的回转数设为20rpm以上，激光L的输出频率为1kHz以上时，优选将照射至被加工部件W的激光L的回转数设为200rpm以上。
加工装置10通过根据激光L的输出频率调节第1棱镜51及第2棱镜52的转速，能够更高速地进行加工，而且能够进一步提高加工精度。即，加工装置10在激光L的输出频率相对较高的情况下，由于照射至被加工部件W的激光L的能量变得相对较高，因此使激光L相对高速地回转，在激光L的输出频率相对较低的情况下，由于照射至被加工部件W的激光L的能量变得相对较低，因此使激光L相对低速地回转。并且，通过使照射至被加工部件W的激光L相对高速地回转，能够在恒定范围内均匀地照射激光L，从而能够抑制激光L的输出集中在一部分。由此，加工装置10变得容易进行热影响层Wa的厚度TH的控制，也能够提高加工精度。并且，通过使照射至被加工部件W的激光L相对高速地回转，即使将激光L相对地设为高输出也能够抑制热影响(热损伤的影响)，抑制热影响层Wa的厚度TH，从而维持加工质量并且使加工速度高速化。
并且，加工装置10通过将钢板等金属材料用作被加工部件W，能够适宜地进行切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工或激光积层造形，并且能够使切割面成为更适宜的形状。由此，加工装置10能够提高加工精度。并且，加工装置10通过一边使激光L回转一边进行照射，能够抑制激光L的输出集中在一部分，从而能够使用高输出的激光L，因此，能够适宜地用于焊接加工或包覆加工，也能够适宜地用于耐热性较高的材料。
并且，加工装置10利用第1中空马达59旋转驱动第1旋转机构53，利用第2中空马达61旋转驱动第2旋转机构54，从而能够使第1中空马达59及第2中空马达61的径向小型化，因此能够使照射头16小型化。即，能够抑制加工装置10的大型化。
并且，加工装置10通过控制装置30确定第1旋转机构53及第2旋转机构54的转速，能够使热影响层Wa的厚度TH成为容许厚度以下，并且对被加工部件W进行加工。
接着，使用图21至图28，对利用加工装置10的其他加工例进行说明。图21是利用加工装置进行的切割加工的动作的说明图。图22是经切割加工后的被加工部件的热影响层的说明图。图23是利用加工装置进行的焊接加工的动作的说明图。图24是经焊接加工后的被加工部件的热影响层的说明图。图25是利用加工装置进行的包覆加工的动作的说明图。图26是经包覆加工后的被加工部件的热影响层的说明图。图27是利用加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。图28是经表面改性加工后的被加工部件的热影响层的说明图。
加工装置10在加工模式为切割加工的情况下，如图21及图22所示，通过使照射头16在XY平面(水平面)中的任意方向即箭头f方向上进行扫描，从而使激光L如轨跡TR一边回转一边在箭头f方向上进行照射，能够将热影响层Wa的厚度TH抑制为容许厚度以下。由此，加工装置10能够将激光L以照射宽度D照射至被加工部件W，从而以照射宽度D切割被加工部件W。并且，加工装置10通过控制第1棱镜51及第2棱镜52的转速，能够控制照射至被加工部件W的激光L的回转数，并控制热影响层Wa的厚度TH的容许厚度。
并且，加工装置10在加工模式为焊接加工的情况下，如图23及图24所示，通过一边使照射头16在箭头f方向(XY平面中的任意方向)上进行扫描，一边向激光L的照射位置IP供给焊丝91等，从而使激光L如轨跡TR一边回转一边在箭头f方向上进行照射。由此，加工装置10例如能够利用焊接部Wf焊接I形等坡口形状的一侧的被加工部件W3与另一侧的被加工部件W4。并且，加工装置10通过控制第1棱镜51及第2棱镜52的转速，能够控制照射至一侧的被加工部件W3与另一侧的被加工部件W4的坡口的激光L的回转数，并控制热影响层Wa的厚度TH的容许厚度。
并且，加工装置10在加工模式为包覆加工的情况下，如图25及图26所示，通过一边使照射头16在箭头f方向(XY平面中的任意方向)上进行扫描，一边向激光L的照射位置IP供给堆焊材料线92等，从而使激光L如轨跡TR一边回转一边在箭头f方向上进行照射。由此，加工装置10能够在被加工部件W上形成堆焊部Wg。并且，加工装置10通过控制第1棱镜51及第2棱镜52的转速，能够控制照射至被加工部件W的激光L的回转数，并控制热影响层Wa的厚度TH的容许厚度。
并且，加工装置10在加工模式为表面改性加工的情况下，如图27及图28所示，通过使照射头16在箭头f方向(XY平面中的任意方向)上进行扫描，从而使激光L如轨跡TR一边回转一边在箭头f方向上进行照射。由此，加工装置10通过将激光L以照射宽度Da照射至被加工部件W，例如能够使被加工部件W的表面平滑化，或使被加工部件W的表面的材料粒子微细化，形成对被加工部件W的表面进行改性的表面改性部Wh。并且，加工装置10通过控制第1棱镜51及第2棱镜52的转速，能够控制照射至被加工部件W的激光L的回转数，并控制热影响层Wa的厚度TH的容许厚度。
在本实施方式中，被加工部件W的热影响层Wa包含由照射至被加工部件W的激光L形成的再熔融层、氧化层、裂痕、浮渣中的至少1种。再熔融层是在加工时，因激光L的照射而使被加工部件W的固体液体化，并再次固体化而成的层。再熔融层是根据加工模式而不同，但为钻孔加工、切割加工的情况下，并不是形成于激光L的照射方向(前进方向)的前侧的层，而是在与激光L的照射方向(前进方向)正交的方向上所形成的层，且是形成于通过照射激光L而形成的孔Wb的内周面或经切割后的被加工部件W的切割面的层。并且，再熔融层在加工模式为焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形的情况下，是形成在激光L的照射方向(前进方向)的前侧和与照射方向正交的方向上的层，且是形成于通过照射激光L而形成的焊接部Wf的周围或下侧、堆焊部Wg的周围或下侧、表面改性部Wh的周围或下侧的层。
氧化层在被加工部件W为金属等的情况下，将氧气用作辅助气体时，为形成于被加工部件W的孔Wb的内周面或切割面的氧化被膜。裂痕是因激光L的照射而被加工部件W被急速加热，在该急速加热时产生于被加工部件W的孔Wb的内周面或切割面的微细的龟裂(微裂痕)。浮渣是在被加工部件W的钻孔时或切割时等经液体化的材料成为熔融物，附着于被加工部件W的孔Wb的内周面或切割面而固体化的附着物。被加工部件W的热影响层Wa的厚度TH包含再熔融层的厚度、氧化被膜的厚度、龟裂的深度、附着物的厚度。
容许厚度是对被加工部件W实施包含切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形中的至少1种的加工处理时，孔Wb的内周面、切割部分或焊接部Wf的热影响层Wa的厚度TH、堆焊部Wg或表面改性部Wh的热影响层Wa的厚度TH等在作为实施加工处理后的制品的被加工部件W中可容许的范围内的厚度。
并且，容许厚度是根据加工模式而不同，但在钻孔加工、切割加工的情况下，是与激光L的照射方向(前进方向)正交的方向的长度。并且，容许厚度在加工模式为焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形的情况下，是激光L的照射方向(前进方向)的长度、及与激光L的照射方向正交的方向的长度。
[第2实施方式]
接着，对第2实施方式所涉及的照射头16进行说明。图29是表示第2实施方式所涉及的照射头的基本结构的说明图。第2实施方式所涉及的照射头16的基本结构与第1实施方式所涉及的加工装置10的照射头16相同，因此省略相同部分的结构的说明。在第2实施方式所涉及的照射头16中，准直光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37各自的激光L的光路直线状(同轴上)地排列并一体连结。
如图29所示，照射头16具有准直光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、及喷嘴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，依序配置有准直光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、及喷嘴38。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向配置于与喷嘴38相对面的位置的被加工部件W照射。
激光回转部35具有：中空筒状的第1主轴58，其由第1旋转机构53旋转驱动，且支承第1棱镜51；及中空筒状的第2主轴60，其由第2旋转机构54旋转驱动，且支承第2棱镜52。由此，照射头16使激光L围绕光路的中心P旋转，从而使照射至被加工部件W的激光L的照射位置IP回转。
并且，照射头16通过控制第1旋转机构53及第2旋转机构54的转速、以及第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，能够配合加工模式等而改变照射至被加工部件W的激光L的回转半径R、回转数及轨跡TR等。
并且，照射头16具有用于冷却第1棱镜51及第2棱镜52的冷却机构55、用于冷却聚光光学系统37的冷却机构76、拍摄构件40、及间隙检测构件41等，通过控制第1棱镜51与第2棱镜52的转速或相位角之差，能够进行与上述第1实施方式所涉及的照射头16相同的加工。
[实验例]
其中，对使用加工装置10而实施于被加工部件W的钻孔加工的实验例进行说明。图30是表示利用加工装置的被加工部件的加工例的图。图31是从相反侧观察图30所示的被加工部件的图。
照射至被加工部件W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1μs～100ms，将照射时间设为10ms～10S，将焦点距离设为40～400mm，将回转数设为20～5000rpm。辅助气体虽使用了压力为0.1～1MPa的氧气，但可以为空气或氮气，也可以为氬气(Ar)或氙气(Xe)等稀有气体。并且，被加工部件W使用了厚度为0.5～10mm的因科内尔(注册商标)。
图30及图31中示出通过加工装置10以上述条件进行加工的结果。其中，图30是表示被加工部件W的正面(激光的入射侧)，图31是表示被加工部件W的背面。在本实验例中，如图30及图31所示，在被加工部件W形成孔Wb。可知加工装置10通过以上述条件进行加工，从而即使激光的照射时间为0.2S，在孔Wb的周围变形或凹凸也较少，能够以高精度进行加工。
如上所述，根据实施方式所涉及的加工装置10，可将照射头16分割成准直光学系统34、激光回转部35、及聚光光学系统37，因此发挥能够使照射头16小型化，且能够使加工装置10更加小型化的效果。并且，仅改变第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，就能够改变照射至被加工部件W的激光L的回转半径R，因此发挥能够使加工装置10即激光加工装置变得简单且小型的效果。并且，通过控制第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，并改变照射至被加工部件W的激光L的回转半径R，从而能够以更适合加工模式或加工条件的回转半径R进行加工处理。由此，发挥能够满足所要求的加工质量，能够高速进行更高精度的加工的效果。
另外，在上述实施方式中，加工装置10使用了光纤激光输出装置或短脉冲激光输出装置，但并不限定于这些，只要是输出能够对被加工部件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，并能够根据加工用途使用适合的激光输出装置。
并且，光纤激光输出装置也可以是使用连续波振荡(ContinuousWave Operation)或脉冲振荡(Pulsed Operation)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，容易获得高输出，因此能够适宜地用于切割加工或焊接加工等，在脉冲振荡的情况下，容易抑制热影响，因此能够适宜地用于微细加工等。
并且，光纤激光输出装置中，照射至被加工部件W的激光L的截面的光强度分布可以是高斯模(单模)或多模。光纤激光输出装置在高斯模的情况下，容易缩小照射位置IP的点径，且容易获得高输出，因此能够适宜地用于焊接加工、切割加工及极微细的钻孔加工等，在多模的情况下，容易抑制对母材的热影响，因此能够适宜地用于表面改性加工、表面精加工及硬焊(brazing)加工等。
并且，在上述实施方式中，加工装置10是对板状的被加工部件W进行加工，但被加工部件W的形状并无特别限定，可设为各种形状。并且，加工装置10也可以组合切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、及激光积层造形而对被加工部件W实施加工处理。并且，加工装置10通过控制激光L的照射位置IP，也能够以具有弯曲点的轨跡TR进行照射，或以具有弯曲形状的轨跡TR进行照射。由此，加工装置10能够对被加工部件W实施使激光L一边回转一边照射的各种加工处理。
并且，加工装置10能够提高加工精度，因此优选使用钢板等金属材料作为被加工部件W，但并不限定于此，作为被加工部件W，只要由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶瓷、钢、碳钢、陶瓷品、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种材料制成即可。并且，加工装置10能够降低或去除热影响(热损伤的影响)，因此能够用于需要降低或去除热影响而进行加工的各种材料、复合材料。由此，加工装置10能够对各种材料实施加工处理。
并且，加工装置10为了使激光L的照射位置IP与被加工部件W的相对位置移动，即可以使被加工部件W移动，也可以使照射头16移动，还可以使被加工部件W与照射头16移动。由此，加工装置10能够以更高速对被加工部件W实施加工处理。
并且，在上述实施方式中，对在被加工部件W上使激光L回转并变更该激光的回转半径R的加工装置10进行了说明，但加工装置10在改变了所照射的激光L的回转半径R的情况下，可以控制第1棱镜51及第2棱镜52的转速，以使回转的激光的照射位置IP的移动速度(例如，假想圆IC上的线速度)成为恒定。由此，加工装置10能够使照射至被加工部件W的激光L的照射位置IP中的每单位时间的能量成为恒定。
并且，加工装置10利用拍摄构件40拍摄在被加工部件W钻出的导孔，根据所拍摄的导孔的图像数据测定孔径，根据所测定的孔径与所照射的激光L的条件(峰值输出或脉冲宽度、回转数、回转半径R等)推断热影响层Wa的厚度TH，根据所推断的热影响层Wa的厚度TH确定成为该热影响层Wa的容许厚度的范围的激光L的回转数与回转半径R，根据所确定的激光L的回转数与回转半径R利用控制装置30控制第1中空马达59及第2中空马达61的转速与相位角之差，从而钻出正式孔。由此，加工装置10能够更准确地进行控制，以使被加工部件W的热影响层Wa的厚度TH成为容许厚度的范围内。
并且，加工装置10通过分度机构39调整喷嘴38的分度角度，在与被加工部件W的表面正交的方向上照射激光L，由此也能够将锥孔Wd校正为直孔。
并且，加工装置10也能够通过冷却套等冷却机构冷却准直光学系统34或反射光学系统36等。由此，加工装置10能够抑制由激光L引起的透镜或反射镜等的温度上升，因此能够使照射头16的光学特性稳定化，从而高精度地控制激光L的照射位置IP。
并且，在上述实施方式中，在加工装置10中，间隙检测构件41配置于与聚光光学系统37的聚光透镜相对置的位置(正后方)，但只要是能够检测到激光L的焦点与被加工部件W的间隙的位置即可，因此也可以配置于照射头16的其他位置。由此，加工装置10能够根据装置的形态变更间隙检测构件41的安装位置。
并且，在上述实施方式中，加工装置10将第1棱镜51的入射面51a的斜度设为小于1°，将第2棱镜52的出射面52b的斜度设为小于1°，但只要是不使由第1棱镜51的入射面51a反射的激光、及由第2棱镜52的出射面52b反射的激光到达激光振荡器12的出射口的斜度即可。由此，加工装置10能够根据引导光学系统14的长度改变入射面51a及出射面52b的斜度。并且，可以将第1棱镜51安装在棱镜支架56，以使入射面51a成为上述斜度，也可以将第2棱镜52安装在棱镜支架57，以使出射面52b成为上述斜度。
并且，第1棱镜51只要是与棱镜支架56的位置不偏离的形状即可，因此并不限定于八角形状，可以是六边形状至十一边形状，也可以是其以外的多边形状。第2棱镜52也同样地，其外形只要是不产生与棱镜支架57的位置偏离的多边形状即可。由此，加工装置10能够抑制第1棱镜51与棱镜支架56的位置偏离，并抑制第2棱镜52与棱镜支架57的位置偏离，因此能够高精度地控制第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差。
并且，虽然对以两级改变条件而对具有陶瓷层W1与金属层W2的被加工部件W进行加工的方法进行了说明，但并不限定于此，例如，若为三层以上，则能够以三级改变条件而进行加工，若为多层，则能够以多级改变条件而进行加工(多级加工)。并且，除了陶瓷层W1及金属层W2以外，也能够使用各种材料。由此，加工装置10能够以多级对被加工部件W实施加工处理，从而能够以适合被加工部件W的材质的加工条件进行加工。
并且，裙部切除光学系统利用光圈或照射头16的壳体切除激光L的能量分布的裙部Lc，因此优选通过冷却套等冷却机构冷却光圈或照射头16的壳体。加工装置10切除激光L所具有的能量中的百分之几的裙部Lc的部分，因此能够利用冷却套等冷却机构充分地冷却光圈或照射头16的壳体。由此，加工装置10能够以简单的结构提高照射至被加工部件W的激光L的质量。
并且，第1中空马达59及第2中空马达61中的至少一个可以为超音波马达。由此，加工装置10能够容易提高第1中空马达59及第2中空马达61的相位角(旋转位置)的定位精度。
并且，也可以增加照射至被加工部件W的激光L的回转数，或缩短激光L的脉冲宽度。由此，加工装置10能够使热影响层Wa的厚度TH变得更薄。
并且，也可以参考确定来自被加工部件W上的激光L的照射位置IP的飞溅物的量与激光L的回转数的相关关系的控制图(飞溅物控制图)，确定第1棱镜51及第2棱镜52的转速、及第1棱镜51与第2棱镜52的相位角之差，根据所确定的转速与相位角之差使第1中空马达59及第2中空马达61旋转。由此，加工装置10能够抑制热影响层Wa的厚度TH与飞溅物的量。
并且，在上述实施方式中，引导光学系统14为光纤，但并不限定于此，也可以组合反射镜或透镜，将激光L反射或聚光等而引导至照射头16。由此，照射头16能够在各种形态的加工装置中利用。
并且，在上述实施方式中，对通过X轴移动机构22相对移动的加工平台20进行了说明，但加工平台20也可以为XY平台或XYZ平台等。并且，可以使照射头16在XYZ的三方向上相对移动，也可以利用支臂支承照射头16，使其除了在XYZ的3轴向上移动以外，也在C轴向上移动。由此，照射头16能够用于各种形态的加工装置。
符号说明
10-加工装置，12-激光振荡器，14-引导光学系统，16-照射头，16a-照射头罩，20-加工平台，22-X轴移动机构，24-C轴旋转机构，26-Y轴移动机构，28-Z轴移动机构，30-控制装置，32-门形桥接器，35-激光回转部，36-反射光学系统，37-聚光光学系统，38-喷嘴，39-分度机构，40-拍摄构件，41-间隙检测构件，42-支承部件，42a-辅助气体供给配管，51-第1棱镜，52-第2棱镜，53-第1旋转机构，54-第2旋转机构，55、76-冷却机构，56、57-棱镜支架，58-第1主轴，59-第1中空马达，60-第2主轴，61-第2中空马达，62、63-轴承，64、66-中空转子，65、67-定子，68-编码器，69-识别码，70-检测部，71-第1反射镜，72-第2反射镜，73-筒部，74-喷嘴安装部，75-接头部，77-透光部件，78-冷却介质供给源，78a、78b-冷却介质配管，79-辅助气体供给源，79a-气体配管，81-分度轴，81a-辅助气体供给配管，82-中空马达，83-分度角度检测构件，84-轴承，85-中空转子，86-定子，91-焊丝，92-堆焊材料线，a、b、c、d、f-箭头，IC-假想圆，D、Da-照射宽度，IP、IPa、IPb-照射位置，L-激光，Lc-裙部，OA-光轴，P-中心，R、Ra、Rb-回转半径，TH-厚度，TR、TRa、TRb-轨跡，W-被加工部件，W1-陶瓷层，W2-金属层，W3-一侧的被加工部件，W4-另一侧的被加工部件，Wa-热影响层，Wb、Wc-孔，Wb1-导孔，Wb2-正式孔，Wd-锥孔，We-倾斜的孔，Wf-焊接部，Wg-堆焊部，Wh-表面改性部。

Claims (23)

1.一种加工装置，其对被加工部件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有：
照射头，其对所述被加工部件照射所述激光，且具有将所述激光进行准直的准直光学系统、使所述激光相对于所述被加工部件回转的激光回转部、及使通过所述激光回转部回转的所述激光聚光的聚光光学系统；以及
控制装置，其控制所述照射头的动作，
所述照射头可分割成所述准直光学系统、所述激光回转部、及所述聚光光学系统，
所述激光回转部具有：第1棱镜，其使所述激光折射；第2棱镜，其配置于与所述第1棱镜相对面的位置，且使从该第1棱镜输出的所述激光折射；第1旋转机构，其使所述第1棱镜旋转；及第2旋转机构，其使所述第2棱镜旋转，
所述控制装置至少根据所述被加工部件的热影响层的容许厚度与照射至所述被加工部件的所述激光的回转数的关系，控制所述第1旋转机构及所述第2旋转机构，并调整所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述照射头的所述准直光学系统、所述激光回转部及所述聚光光学系统连接在一起。
3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述照射头具有：反射光学系统，其使所述激光回转部的所述激光的光路与所述聚光光学系统的所述激光的光路偏移；及分度机构，其将从所述反射光学系统输出的所述激光的光路的角度调整为对于所述被加工部件的分度角度。
4.根据权利要求3所述的加工装置，其特征在于，所述分度机构具有：分度轴，其与所述反射光学系统连接；及中空马达，其供所述分度轴旋转自如地内插，且旋转驱动该分度轴。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述照射头具有检测所述激光的焦点与所述被加工部件的间隙的间隙检测构件。
6.根据权利要求5所述的加工装置，其特征在于，所述间隙检测构件具有拍摄所述被加工部件的加工部位的拍摄构件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述照射头具有冷却所述激光回转部的冷却机构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述第1棱镜及所述第2棱镜的外形为多边形状。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加工装置，其特征在于，
所述第1棱镜的入射面相对于所述激光的光轴而倾斜，
所述第2棱镜的出射面相对于所述激光的光轴而倾斜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述照射头在内部具有辅助气体供给配管。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述照射头具有切除照射至所述被加工部件的激光的能量分布中的裙部的裙部切除光学系统。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述加工处理包含切割加工、钻孔加工、焊接加工、包覆加工、表面改性加工、表面精加工、激光积层造形中的至少1种。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述热影响层包含再熔融层、氧化层、裂痕、浮渣中的至少1种。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述被加工部件由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶瓷、钢、碳钢、耐热钢、陶瓷品、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的任一种材料制成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的加工装置，其特征在于，所述控制装置至少根据所述被加工部件的所述热影响层的容许厚度、照射至所述被加工部件的所述激光的回转数、及所述激光的回转半径的关系，控制所述第1旋转机构及所述第2旋转机构，并调整所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
16.一种加工方法，其使用权利要求1至15中任一项所述的加工装置，对被加工部件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有：
输出步骤，输出所述激光；
确定步骤，至少根据所述被加工部件的热影响层的容许厚度与照射至所述被加工部件的所述激光的回转数的关系，确定所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差；
旋转步骤，使所述第1旋转机构及所述第2旋转机构以所确定的转速与相位角之差旋转；及
照射步骤，使所述激光回转，并且对所述被加工部件进行照射。
17.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，每次环绕时将相对于所述被加工部件回转的所述激光的功率进行调制。
18.根据权利要求16或17所述的加工方法，其特征在于，以多级对所述被加工部件进行加工。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的加工方法，其特征在于，在所述被加工部件钻出非圆形的孔。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的加工方法，其特征在于，检测孔的圆度，根据所检测出的圆度算出使所照射的所述激光成为圆形的所述第1棱镜与所述第2棱镜的相位角之差，根据所算出的相位角之差控制所述第1棱镜与所述第2棱镜，并校正在所述被加工部件钻出的孔的圆度。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的加工方法，其特征在于，检测所述激光的焦点与所述被加工部件的间隙，根据所检测出的间隙计算钻出锥孔或直孔的所述焦点与所述被加工部件的相对位置，将所述焦点与所述被加工部件设为算出的相对位置，照射所述激光而在所述被加工部件钻出锥孔或直孔。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的加工方法，其特征在于，在材质不同的交界部分非圆形地将所述激光照射至所述被加工部件，从而在所述被加工部件钻出倾斜的孔。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的加工方法，其特征在于，所述确定步骤中，至少根据所述被加工部件的所述热影响层的容许厚度、照射至所述被加工部件的所述激光的回转数、及所述激光的回转半径的关系，确定所述第1棱镜及所述第2棱镜的转速与相位角之差。
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