數控加工中心中的自動換刀系統由刀庫和自動換刀裝置兩部分組成。擁有自動換刀系統有兩大優勢：一是主軸箱內只保留一個主軸，這樣有利于簡化主軸結構以及提高主軸剛度；二是到庫中可以存放數量眾多、種類和功能各異的刀具，便于完成各種復雜、多步驟的加工程序。因此，是否具有自動換刀系統是區別數控機床和數控加工中心的重要標志。
數控加工中心自動換刀系統中的自動換刀裝置主要分為直接換刀方式、機械手換刀方式和轉塔頭方式三種類型，我們一一介紹。
直接換刀方式
所謂直接換刀方式，就是指換刀過程由刀庫和主軸箱配合完成，顧名思義，這是一種*直接的換刀方式。
按照換刀過程中，刀庫有沒有發生位移來區分，直接換刀方式又可以分為刀庫移位方式和刀庫固定方式兩種。刀庫移位方式中，刀庫是可以移動的，在換刀前，刀庫進入換刀工作區，換刀后在退出該區域。這種換刀方式由于刀庫發生的運動較多，布局比較講究，靈活性和適應性較差。
刀庫固定方式中，主要通過主軸箱的移動進行選刀。刀庫可以是保持靜止的，也可以只進行位置旋轉。前者只能進行順序選刀，適用于刀具數量較少的數控加工中心，而后者可以實現轉位選刀。這種選刀方式減少了刀庫的移動，可以大大簡化刀庫的設計結構，對換刀過程的控制也簡單可靠。
機械手換刀方式
所謂機械手換刀方式，就是指在換刀時，由機械手進行操作，負責在刀庫和主軸之間傳遞刀具，將需要使用的刀具推送到主軸上，再將替換下來的刀具送回到刀庫內。這種換刀方式雖不如前一種來得直接，但避免了刀庫和主軸為換刀進行移動，而是由機械手代替。這樣就使機械元件運動幅度減小，完成換刀的速度*快，設計布局也*加靈活，因此廣泛應用于大多數數控數控加工中心。
如果每把刀具使用各自獨立的機械手進行切換，稱為專用換刀機械手方式；相反，多把刀具使用公用的機械手進行切換，稱為公用換刀機械手方式。后者又有轉位式換刀機械手、雙手式換刀機械手和刀具傳送用的機械手三種類型。
轉塔頭方式
轉塔頭方式是通過磚塔的旋轉，使需要的刀具移動到相應位置的換刀方式。它一般為順序換刀，優點是結構緊湊，換刀時間極短，一般較多應用于加工曲軸類等細長類工件且需要完成多道工序的零件。
轉塔頭方式的自動換刀裝置又分為轉塔刀架換刀和磚塔主軸頭換刀兩種方式。轉塔刀架換刀方式是在轉塔主軸上安裝環裝刀架，不同刀具依次排列在刀架上，通過轉塔頭的旋轉，實現自動換刀動作，刀具的位置，依靠刀架的旋轉分度來定位。這是一種*簡單的自動換刀裝置，結構上具有良好的剛度，可以承受粗加工的切削力度。這種裝置對刀架旋轉的定位精度有較高的要求，如果旋轉定位精度有誤差，就無法將刀具送到準確的位置。
轉塔主軸頭換刀方式也需要配備轉塔，但轉塔主軸上連接的不是刀架，而是多個不同方位，成章魚觸手狀分布的分主軸頭，每個主軸頭上事先安裝有各個工序需要使用的刀具。工作中，通過旋轉轉塔，各主軸頭按照程序指令，依次轉動到加工位置，從而實現自動換刀動作。這種換刀方式，由于各分主軸都集中在一個轉塔上，對轉塔主軸的剛度有較高的要求，刀具主軸的數量也有所限制。轉塔主軸頭換刀方式主要應用在小型立式數控加工中心。
數控加工中心由于配有刀庫和自動換到系統，能實現一次莊家完成多道工序，減少專用夾具數量，縮短了生產準備時間，同時減少了多次安裝多造成的定位誤差，提高了加工進度，能實現高效率的加工。所以自動換刀系統的性能的好壞直接影響到數控加工中心的加工效率和效果。
