加工中心中的自動(dòng)換刀系統由刀庫和自動(dòng)換刀裝置兩部分組成。擁有自動(dòng)換刀系統有兩大優(yōu)勢：一是主軸箱內只保留一個(gè)主軸，這樣有利于簡(jiǎn)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(lèi)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(dòng)換刀系統是區別數控機床和加工中心的重要標志。
自動(dòng)換刀系統中的自動(dòng)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(lèi)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(guò)程由刀庫和主軸箱配合完成，顧名思義，這是一種最直接的換刀方式。
按照換刀過(guò)程中，刀庫有沒(méi)有發(fā)生位移來(lái)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(dòng)的，在換刀前，刀庫進(jìn)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(fā)生的運動(dòng)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(guò)主軸箱的移動(dòng)進(jìn)行選刀。刀庫可以是保持靜止的，也可以只進(jìn)行位置旋轉。前者只能進(jìn)行順序選刀，適用于刀具數量較少的加工中心，而后者可以實(shí)現轉位選刀。這種選刀方式減少了刀庫的移動(dòng)，可以大大簡(jiǎn)化刀庫的設計結構，對換刀過(guò)程的控制也簡(jiǎn)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(shí)，由機械手進(jìn)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(lái)的刀具送回到刀庫內。這種換刀方式雖不如前一種來(lái)得直接，但避免了刀庫和主軸為換刀進(jìn)行移動(dòng)，而是由機械手代替。這樣就使機械元件運動(dòng)幅度減小，完成換刀的速度更快，設計布局也更加靈活，因此廣泛應用于大多數數控加工中心。
如果每把刀具使用各自獨立的機械手進(jìn)行切換，稱(chēng)為專(zhuān)用換刀機械手方式；相反，多把刀具使用公用的機械手進(jìn)行切換，稱(chēng)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(lèi)型。

轉塔頭方式
轉塔頭方式是通過(guò)磚塔的旋轉，使需要的刀具移動(dòng)到相應位置的換刀方式。它一般為順序換刀，優(yōu)點(diǎn)是結構緊湊，換刀時(shí)間極短，一般較多應用于加工曲軸類(lèi)等細長(cháng)類(lèi)工件且需要完成多道工序的零件。
轉塔頭方式的自動(dòng)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(huán)裝刀架，不同刀具依次排列在刀架上，通過(guò)轉塔頭的旋轉，實(shí)現自動(dòng)換刀動(dòng)作，刀具的位置，依靠刀架的旋轉分度來(lái)定位。這是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)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(wú)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(gè)不同方位，成章魚(yú)觸手狀分布的分主軸頭，每個(gè)主軸頭上事先安裝有各個(gè)工序需要使用的刀具。工作中，通過(guò)旋轉轉塔，各主軸頭按照程序指令，依次轉動(dòng)到加工位置，從而實(shí)現自動(dòng)換刀動(dòng)作。這種換刀方式，由于各分主軸都集中在一個(gè)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加工中心。