Différence entre vilebrequin et arbre à cames ?

Vilebrequin VS Arbre à cames

Le vilebrequin est situé en bas du bloc moteur. Le vilebrequin a la forme d'une connexion en forme de S pointue. Le mouvement de va-et-vient de la bielle du piston entraîne la torsion et la rotation du vilebrequin, de sorte que le mouvement alternatif du piston est converti en mouvement rotatif du vilebrequin, et la moyenne du piston d'origine est convertie en rotation du vilebrequin, ce qui permet de produire la puissance du moteur.

L'arbre à cames est souvent situé dans la culasse ou le bloc moteur. L'arbre à cames est un arbre avec un renflement dessus. Le renflement sert à pousser la soupape. L'arbre à cames règle les soupapes d'admission et d'échappement du cylindre pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape afin de la faire fonctionner. Le vilebrequin et l'arbre à cames sont des pièces mobiles importantes du moteur. En raison de la structure spéciale de la pièce et de la grande quantité de coupe inégale, la pièce est facilement pliée et déformée sous une grande force, ce qui rend difficile de garantir la précision d'usinage, affectant ainsi la qualité des usinages ultérieurs. En même temps, il y a beaucoup d'équipements et de personnel.

Essentiellement, le vilebrequin est responsable de la conversion de l'énergie en mouvement. L'arbre à cames, quant à lui, gère les processus d'admission et d'échappement du moteur.

1. Le développement de l'ébauche de l'arbre à cames

Au début, le palier principal de l'arbre à cames était généralement ébauché par un tour ordinaire à outil unique ou à outils multiples, et la came était généralement réalisée par un tournage à outil unique ou à outils multiples par copie sur un tour à modèle mécanique. Le tournage à outil unique a une faible efficacité ; le tournage à outils multiples est difficile à garantir la qualité des pièces, et après le tournage d'ébauche, des processus tels que le redressage et le meulage d'ébauche doivent être prévus, ce qui entraîne une faible efficacité de production.

Lors du tournage et du profilage à outils multiples, en raison de la grande force lors de la coupe, la pièce est sujette à la déformation par flexion et aux vibrations, la durée de vie de l'outil est faible, l'outil est fréquemment endommagé, et le taux de défauts est élevé. Après le tournage d'ébauche, il est nécessaire de prévoir des processus de redressage, de meulage d'ébauche, etc. Lors du changement de pièce, le gabarit doit être remplacé, le temps de réglage est long, l'efficacité de changement est faible, et le coût est élevé. Le nouveau processus pour le palier principal de l'arbre à cames utilise un tour CNC, et la came utilise un fraisage externe CNC à grande vitesse (pour les pièces en acier allié forgé) ou un meulage fort CBN (pour les pièces en fonte moulée). L'usinage d'ébauche de l'arbre à cames a connu le développement du tournage à outil unique, du tournage à outils multiples, du tournage CNC et du fraisage externe CNC à grande vitesse.

2. Le développement de l'ébauche du vilebrequin

Avant les années 1970, plusieurs outils de tournage étaient utilisés pour usiner en une seule fois le cercle extérieur, le congé, le côté et les marches du palier, mais différentes parties de la même pièce nécessitaient plusieurs processus pour compléter l'usinage d'ébauche du palier et du palier de bielle. Lors du tournage à outils multiples, il y a une grande surépaisseur, le côté du contrepoids est usiné de manière intermittente, ce qui génère facilement des vibrations et des problèmes d'outil. La durée de vie de l'outil est faible, le taux de défauts est élevé, et l'efficacité de coupe est faible. Dans les années 1970 et 1980, le tournage CNC, le fraisage externe CNC et le fraisage interne CNC sont apparus dans l'usinage d'ébauche des vilebrequins. À la fin des années 1980 et au début des années 1990, les procédés de tournage-tournage et tournage-tournage-tournage ont été développés. Ce procédé présente les avantages d'une haute précision et d'une haute efficacité. Au milieu des années 1990, le fraisage externe CNC à grande vitesse a été développé. Il offre une efficacité de production supérieure au tournage CNC, au fraisage interne CNC et au tournage-tournage pour le vilebrequin nécessitant un usinage du côté du contrepoids.

Pour des raisons de précision d'usinage et d'efficacité, le tournage est généralement utilisé uniquement pour l'usinage des paliers principaux. Le vilebrequin le fraisage interne et le fraisage externe à grande vitesse ne peuvent pas usiner les rainures en sous-coupe axiale. Lorsque le vilebrequin possède des rainures en sous-coupe axiale, il doit être usiné par la méthode tournage-tournage. Lorsque le côté du contrepoids du vilebrequin doit être usiné, le procédé de fraisage est bien meilleur que le tournage. Il présente les avantages d'une grande vitesse de coupe, d'un temps de procédé court, d'une faible force de coupe, d'une faible élévation de température, d'une longue durée de vie de l'outil, de peu de changements d'outil, d'une haute précision et d'une bonne flexibilité mécanique.

Aujourd'hui, les paliers hydrodynamiques sont utilisés presque partout dans les moteurs automobiles. Mais cela n'a pas toujours été le cas. Dans les années 1920 et 1930, les roulements à éléments roulants étaient la technologie de choix pour supporter le vilebrequin et les paliers de bielle. Aujourd'hui, les roulements à éléments roulants sont généralement utilisés uniquement dans les moteurs deux temps. Les roulements à éléments roulants ont en effet un avantage plus immédiat par rapport aux paliers hydrodynamiques en termes de réduction ultime de friction, surtout à haute vitesse de rotation. Ces roulements peuvent être équipés d'anneaux et de cages solides ou séparés selon leurs contraintes de conception. De telles techniques peuvent également être appliquées aux arbres d'équilibrage, avec des résultats supplémentaires en termes de friction.