Beim Gewindefräsen werden Gewinde im Inneren einer vorhandenen Bohrung oder auf der Außenfläche von Metall erzeugt. Im Gegensatz zum Gewindebohren muss das Fräsen auf einer Maschine erfolgen. Das Fräsen von Gewinden im Gegensatz zum Gewindeschneiden ermöglicht Vielfalt und ein qualitativ hochwertigeres Endprodukt.
Vor dem Fräsen eines Gewindes bohren Maschinisten das Loch in ein Stück Metall. Das Loch hat im Allgemeinen einen größeren Durchmesser als das des Schneidwerkzeugs. Eine CNC-Fräsmaschine (Computer Numerical Control) wird verwendet, um das Gewinde genau zu fräsen. Die Maschine führt eine Kombination von Bewegungen entlang der x-, y- und z-Achse aus und schneidet die Spirale des Fadens. Das auf dem Maschinenbett liegende Metall kann sich in einer Kreisbewegung in der x- und y-Ebene bewegen, während sich das Schneidwerkzeug beim Drehen auf der z-Achse auf und ab bewegt. Das Gewindefräserbett kann auch stationär bleiben, während alle notwendigen Bewegungen in das Schneidwerkzeug selbst programmiert und ausgeführt werden.
Das Gewindefräsen erfordert im Allgemeinen entweder ein Einschneidwerkzeug oder ein Mehrform-Schneidwerkzeug, das vom Spannfutter gehalten wird. Die Maschine führt das Werkzeug in den Bohrlochgrund ein und dreht den Bohrer um den Bohrlochumfang, während er sich nach oben bewegt. Die Threads werden normalerweise in einem Durchgang abgeschlossen. Durch die Programmierung der Maschine kann das Werkzeug die gewünschte Anzahl von Gewinden pro Zoll (tpi) schneiden.
Das Gewindebohren erfordert auch ein vorgebohrtes Loch. In diesem Fall ist das Loch jedoch normalerweise kleiner als das Schneidwerkzeug. Das Erstellen von Gewinden mit dieser Methode kann einen Gewindeschneidschlüssel oder eine Fräsmaschine umfassen. Der Bohrer, der vom Spannfutter festgehalten wird, führt den Schneidvorgang aus, wenn er in das Loch eintritt. Ähnlich einer Schraube mit spiralförmigem Gewinde berührt der Bit alle Lochkanten gleichzeitig.
Sobald der Meißel den Boden des Lochs passiert, wird das Schneidwerkzeug durch Umkehren der Aktion entfernt. Im Vergleich zum Gewindebohren ist das Gewindefräsen die vielseitigere der beiden Methoden. Während jedes Gewindeschneidwerkzeug nur eine einzige Lochgröße einschrauben kann, funktionieren Fräsoperationen für jede Lochgröße, solange der Durchmesser den des Schneidwerkzeugs überschreitet. Das Gewindefräsen belastet sowohl den Bit als auch die Maschine weniger, da jeder Schnitt weniger Oberfläche berührt und weniger Drehmoment vom Motor benötigt wird. Beim Gewindefräsen können im Gegensatz zum Gewindebohren sowohl Links- als auch Rechtsgewinde hergestellt werden.
Ein weiterer Vorteil des Gewindefräsens gegenüber dem Gewindebohren ist die geringere Größe der Metallspäne. Die beim Gewindefräsen entstehenden kleineren Schmutzpartikel verlassen den Schnitt einfach und schnell. Ungehindert von diesen Metallspänen ist das Schneidwerkzeug in der Lage, glattere, geradere Schnitte zu machen.