Eine Wälzfräsmaschine ist eine Fräsvariante, die zum Schneiden von Kettenrädern, Zahnrädern und verzahnten Teilen mit einem speziellen Schneidwerkzeug, dem sogenannten Wälzfräser, verwendet wird. Der Wälzfräser ist ein zylindrisches Schneidwerkzeug mit einer Reihe von spiralförmigen Zahnreihen. Die Wälzfräsmaschine verfügt über zwei Spindeln, von denen eine das Werkstück hält und die andere den Wälzfräser. Beide Spindeln drehen sich in einem eingestellten Verhältnis, während der Wälzfräser zum Fräsen der Zähne in das Werkstück vorgeschoben wird. Das Schneiden von verzahnten Teilen auf einer Wälzfräsmaschine ist eine kostengünstige und dennoch genaue Methode zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten, einschließlich Schneckenrädern, Ratschen, Evolventenrädern und Schrägverzahnungen.
Wälzfräsmaschinen ähneln im Betrieb herkömmlichen Fräsmaschinen, jedoch mit den verwendeten Spezialschneidwerkzeugen. Diese Werkzeuge werden als Wälzfräser bezeichnet und werden ausschließlich für den Wälzfräsprozess verwendet. Der im Querschnitt zylindrische Wälzfräser verfügt über progressive Reihen von schraubenförmigen Schneidzähnen. Das Kochfeld ist in regelmäßigen Abständen von oben nach unten gerillt oder geriffelt, was dem Werkzeug ein unverwechselbares Aussehen einer Handgranate verleiht. Diese Spannuten dienen dazu, die Reibung beim Schneiden zu reduzieren und die Spanabfuhr während des Schneidens zu unterstützen. Die Teilung und das Profil der Wälzfräserzähne hängen vom gewünschten Endergebnis ab, obwohl alle dem gleichen Grunddesign folgen.
Der Aufbau einer Wälzfräsmaschine ähnelt dem einer konventionellen Fräsmaschine und verfügt über ein Paar rotierender Spindeln, eine für das Werkstück und eine für den Wälzfräser. Diese Spindeln sind je nach Art des zu produzierenden Teils in einem entgegengesetzten Winkel zueinander angeordnet. Wenn beispielsweise ein Stirnrad gefräst wird, entspricht der Frässpindelwinkel dem eventuellen Schrägungswinkel des Zahnrads. Das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der beiden Spindeln wird durch die Zahnteilung des fertigen Produkts bestimmt. Beispielsweise wird ein Zahnrad mit 40 Zähnen mit einem Übersetzungsverhältnis von 40:1 bearbeitet.
Beim Wälzfräsen wird der Wälzfräser in das rotierende Werkstück eingefahren, bis die gewünschte Zahntiefe erreicht ist. Bis zu fünf Zahnräder können in einem Durchgang geschnitten werden, und mehrere separate Zahnräder können in der Werkstückspindel gestapelt und gleichzeitig geschnitten werden. Sehr große Werkstücke werden typischerweise vor dem Wälzfräsen gespalten. Beim Ausreißen wird das Werkstück auf einer Universalfräsmaschine grob zerspant, bevor es auf einer Wälzfräsmaschine fertig bearbeitet wird. Wälzfräsen ist eine sehr kostengünstige Methode zum präzisen Schneiden einer Vielzahl von verzahnten Produkten, einschließlich Schrägverzahnungen, Keilverzahnungen, Schneckenrädern, Kettenrädern sowie Evolventen- und Zykloidenrädern.