自動換刀系統是指實現零件工序之間連續加工的換刀要求的加工裝置。自動換刀系統由刀庫和換刀裝置組成。其中，應用最為廣泛的自動換刀系統主要有三種類型，分別是轉塔式換刀系統、帶盤式刀庫的主軸直接換刀系統和帶鏈式刀庫的換刀機械手換刀系統。而刀庫可以是立式的，也可以是臥式的。
自動換刀系統一般由刀庫和機械手組成。不同機床的自動換刀系統可能不同，這正是體現機床獨具特色的部分。
1、刀庫
顧名思義是存放刀具的倉庫，就是把加工零件所用的刀具都存放在這里，在加工過程中由機械手抓取。刀庫形式主要有盤式刀庫和鏈式刀庫兩種。
(1)盤式刀庫。刀庫容量為30把左右。如果刀庫容量太大，就會造成刀庫的轉動慣量過大。一般中小型加工中心使用盤式刀庫的較多。
(2)鏈式刀庫。刀庫容量較大，可以裝載100把刀具，甚至更多。鏈式刀庫容量較大，主要是因為箱體類零件加工內容多，使用刀具的數量也就相應增加。
2、機械手
形式有單臂、雙臂等多種，有的加工中心甚至沒有機械手，而通過刀庫和主軸的相對運動實現換刀。
自動換刀系統簡稱ATC，是加工中心的重要部件，由它實現零件工序之間連續加工的換刀要求，即在每一工序完成后自動將下一工序所用的新刀具更到主軸上，從而保證了加工中心工藝集中的工藝特點，刀具的交換一般通過機械手、刀庫及機床主軸的協調動作共同完成。