Schaftfräser sind Bearbeitungswerkzeuge, die Bohrkronen ähneln und verschiedene Arten des Schneidens und Bearbeitens von Metallen durchführen. Ein Kugelkopffräser ist eine Art von Schaftfräser, der sich besonders für die Bearbeitung von dreidimensionalen Konturen, beispielsweise in Formen und Gesenken, eignet. Es hat eine abgerundete Spitze, die dem zu schneidenden Material eine verbesserte Oberflächengüte verleiht.
Ein Kugelkopffräser eignet sich gut zum Fräsen vieler Arten von Materialien, von Kunststoffen über Stahllegierungen bis hin zu Titan. Die Zähigkeit und Standzeit der Schneide ist bei diesen Fräsern aufgrund des abgerundeten Kantendesigns sehr hoch. Diese Tatsache ist eigentlich nur ein Nebenprodukt der abgerundeten Schneide. Ursprünglich wurde es für einen speziellen Zweck gerundet, nämlich zum Fräsen von Nuten mit halbkreisförmigem Querschnitt. Diese Art von Nut ist ein wichtiger Bestandteil der Metalllager, die in vielen Maschinen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil der Konstruktion des Kugelfräsers besteht darin, dass er sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten verarbeiten kann, was bedeutet, dass er das Material sehr schnell fräsen kann. Dies verleiht ihm eine hohe Produktivität für den Einsatz in modernen Fräsmaschinen. Die glatte Geometrie der Schneidplatte führt auch zu geringeren Schnittkräften und verleiht dem Fräser zusätzliche Festigkeit unter Druck. Da er bei normalen Kräften weniger bricht, ist der Kugelfräser auch für die Anwendungen, für die er geeignet ist, sehr wirtschaftlich.
Kugelfräser bestehen fast immer aus Wolframkarbid, einer hochfesten metallischen Verbindung, die Wolfram und Kohlenstoff enthält. Wolframcarbid-Pulver wird zu Stäben gepresst, die dann geschliffen und auf verschiedene Spezifikationen geschärft werden. Ein typischer Kugelkopffräser wird oft mit einer Schutzbeschichtung hergestellt. Diese Beschichtungen enthalten normalerweise Titan gemischt mit anderen Elementen wie Kohlenstoff und Aluminium.
Die Beschichtungen werden aufgetragen, um Verschleiß und Reibung zu reduzieren und können auch eine Beschädigung der Schnittfläche verhindern. So verhindert beispielsweise die goldfarbene Beschichtung namens Titannitrat, dass kleine Teile des Fräsguts bei hohen Temperaturen mit der Mühle selbst verschweißen. Schutzbeschichtungen werden seit Anfang der 1990er Jahre verwendet und seitdem wurden viele Fortschritte gemacht. Mitte der 2000er Jahre wurden amorphe Diamantbeschichtungen auf einigen höherwertigen Fräsern sichtbar. Aber selbst bei der härtesten Beschichtung verschleißt ein Kugelkopffräser irgendwann und muss ersetzt werden.