L'arbre à cames est un élément essentiel d'un moteur à pistons. Sa fonction est de contrôler l'ouverture et la fermeture des soupapes. Bien que, dans un moteur à quatre temps, l'arbre à cames tourne à la moitié de la vitesse du vilebrequin (alors qu'il tourne à la même vitesse dans un moteur à deux temps), il fonctionne généralement à grande vitesse et nécessite un couple important. Par conséquent, sa conception exige une grande robustesse et un support adapté. Il est généralement fabriqué en alliage ou en acier allié de haute qualité. La conception de l'arbre à cames joue un rôle primordial dans la conception du moteur, car le fonctionnement des soupapes influe directement sur la puissance et les caractéristiques de fonctionnement de ce dernier.
L'arbre à cames est soumis à des charges d'impact périodiques. La contrainte de contact entre la came et le tourillon est très importante, et la vitesse de glissement relative est également très élevée, ce qui entraîne une usure relativement importante de la surface de travail de la came. De ce fait, le tourillon de l'arbre à cames et la surface de travail de la came doivent présenter une grande précision dimensionnelle, une faible rugosité de surface et une rigidité suffisante, tout en offrant une résistance à l'usure élevée et une bonne lubrification.
Les arbres à cames sont généralement forgés en acier au carbone ou allié de haute qualité, mais peuvent également être coulés en fonte alliée ou nodulaire. La surface de travail du tourillon et de la came est polie après traitement thermique.
