¿Diferencia entre cigüeñal y árbol de levas?

Cigüeñal vs. árbol de levas

El cigüeñal se encuentra en la parte inferior del bloque del motor. Tiene forma de S. El movimiento ascendente y descendente de la biela impulsa el cigüeñal, de modo que el movimiento alternativo del pistón se transforma en movimiento de rotación del cigüeñal, y el movimiento promedio del pistón original se transforma en rotación del cigüeñal, generando así la potencia del motor.

El árbol de levas se encuentra a menudo en la culata o en el bloque del motor. Es un eje con una protuberancia que impulsa la válvula. La leva controla la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape del cilindro, lo que permite accionarlas. El cigüeñal y el árbol de levas son piezas móviles importantes del motor. Debido a la estructura especial de la pieza y a la gran cantidad de corte irregular, esta se dobla y deforma fácilmente debido a la gran fuerza aplicada, lo que dificulta garantizar la precisión del mecanizado, lo que afecta la calidad del mecanizado posterior. Además, se requiere una gran cantidad de equipo y personal.

En esencia, el cigüeñal se encarga de convertir la energía en movimiento. El árbol de levas, por su parte, gestiona los procesos de admisión y escape del motor.

1. El desarrollo del desbaste del árbol de levas

Inicialmente, el muñón principal del árbol de levas se desbastaba generalmente con un torno convencional de una o varias herramientas, y la leva se completaba generalmente mediante un torneado de copia de una o varias herramientas con un torno de modelo mecánico. El torneado de una sola herramienta presenta baja eficiencia; el torneado de varias herramientas dificulta garantizar la calidad de las piezas, y tras el desbaste, es necesario realizar procesos como el enderezado y el rectificado de desbaste, lo que resulta en una baja eficiencia de producción.

En el torneado y perfilado multiherramienta, debido a la gran fuerza durante el corte, la pieza de trabajo es propensa a la deformación por flexión y la vibración, la vida útil de la herramienta es baja, la herramienta se golpea con frecuencia y la tasa de defectos es alta. Después del torneado de desbaste, es necesario organizar el enderezado, el rectificado de desbaste y otros procesos. Cuando se cambia la pieza de trabajo, es necesario reemplazar la plantilla, el tiempo de ajuste es largo, la eficiencia de conmutación es baja y el costo es alto. El nuevo proceso del muñón principal del árbol de levas adopta un torno CNC, y la leva adopta fresado externo CNC para fresado de alta velocidad (forja de piezas brutas de acero aleado) o rectificado fuerte CBN (fundición de piezas brutas de hierro fundido). El mecanizado de desbaste del árbol de levas ha pasado por el proceso de desarrollo del torneado de una sola herramienta, el torneado multiherramienta, el torneado CNC y el fresado externo de alta velocidad CNC.

2. El desarrollo del desbaste del cigüeñal

Antes de la década de 1970, se utilizaban múltiples herramientas de torneado para procesar simultáneamente el círculo exterior, el filete, el lateral y los escalones del muñón. Sin embargo, diferentes partes de una misma pieza requerían múltiples procesos para completar el mecanizado en desbaste del muñón y el muñón de la biela. En el torneado multiherramienta, existe una gran tolerancia, el lateral del bloque de equilibrio se procesa de forma intermitente y es fácil generar problemas de vibración y corte. La vida útil de la herramienta es baja, la tasa de defectos es alta y la eficiencia de corte es baja. En las décadas de 1970 y 1980, el torneado CNC, el fresado externo CNC y el fresado interno CNC aparecieron en el mecanizado en desbaste de cigüeñales. A finales de la década de 1980 y principios de la de 1990, se desarrollaron los procesos de extracción de automóviles y de extracción de automóviles. Este proceso ofrece las ventajas de una alta precisión y una alta eficiencia. A mediados de la década de 1990, se desarrolló el fresado externo CNC de alta velocidad. Tiene una mayor eficiencia de producción que el torneado CNC, el fresado interno CNC y el torneado-torneado para el cigüeñal que necesita procesarse en el lado del contrapeso.

Por razones de precisión y eficiencia de mecanizado, el torneado generalmente se utiliza solo para el mecanizado de muñones principales. El fresado interno y el fresado externo de alta velocidad del cigüeñal no pueden procesar ranuras de corte axial. Cuando el cigüeñal presenta ranuras de corte axial, debe procesarse mediante el método de torneado-torneado. Cuando se requiere procesar el lateral del bloque de equilibrio del cigüeñal, el fresado es mucho mejor que el torneado. Ofrece las ventajas de alta velocidad de corte, corto tiempo de proceso, baja fuerza de corte, bajo aumento de temperatura, larga vida útil de la herramienta, menor necesidad de cambio de herramienta, alta precisión y buena flexibilidad mecánica.

Hoy en día, los cojinetes hidrodinámicos se utilizan prácticamente en todas partes en los motores de automóviles. Sin embargo, no siempre ha sido así. En las décadas de 1920 y 1930, los cojinetes de elementos rodantes eran la tecnología preferida para soportar los cojinetes del cigüeñal y de la biela . Hoy en día, los cojinetes de elementos rodantes suelen emplearse únicamente en motores de dos tiempos. Sin embargo, los cojinetes de elementos rodantes presentan una ventaja más inmediata sobre los cojinetes hidrodinámicos en cuanto a la reducción de la fricción final, especialmente a altas velocidades de rotación. Estos cojinetes pueden equiparse con anillos y jaulas sólidos o separados, según las limitaciones de su diseño. Estas técnicas también se pueden aplicar a los ejes de equilibrado, con mejores resultados en términos de fricción.