加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库主要提供储刀位置，并能依程式控制正确选择刀具加以定位，以及进行刀具交换。换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库和换刀机构必须同时存在。二者相辅相成，缺一不可。
根据刀库的容量、外形、取刀方式可以分为以下几种：
一、斗笠式刀库
1、斗笠式刀库是数控加工中心最常见的一种刀库，其刀库形状像个大斗笠而得名。一般储刀的数量不能太多，8-24把最好，具有体积小，安装方便，故障率少等特点，所以在立式加工中心应用比较常见。但换刀需要的时间4S-6S左右。
2、斗笠式刀库换刀过程：斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动，首先取下主轴上面原有的刀具，当主轴上面的刀具进入刀库卡槽时，
主轴向上移动脱离刀库，然后刀库转动，目标刀具对准主轴正下方，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具加紧后，刀库退回，完成整个换刀过程。
二、圆盘式刀库
圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。'圆盘刀库'一般俗称'盘式刀库'，以便和'斗笠式刀库'、'链条式刀库'相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(AutoToolsChange)进行刀具交换。
选刀方式分顺序选刀和任意选刀
1、顺序选刀：每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此，这种方式适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型数控机床的自动换刀。
2、任意选刀：它有基准刀号：1号刀。但我们只能理解为1号刀套，而不是零件程序中的1号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是1号刀套装T1（1号刀），2号刀套装T2，3号刀套装T3，我们知道当主轴上T1在加工时，T2刀即准备好，换刀后，T1换进2号刀套，同理，在T3加工时，T2就装在3号刀套里。一个循环后，前一把刀具就安装到后一把刀具的刀套里。数控系统对刀套号及刀具号的记忆是永久的，关机后再开机刀库不用“回零”即可恢复关机前的状态。如果“回零”，那必须在刀具表中修改刀套号中相对应的刀具号。
3、主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。
三、链条式刀库
常用的有单排链式刀库和加长链条的链式刀库
1、链条式刀库在立式加工中心中并不常见，一般主要用于大型的卧式加工中心，链条式刀库可以储存数量较多的刀具，一般都是在20把以上，有些可以储存到120把以上，他是由链条将要换的刀具传到指定的位置，在由机械手将刀具装到主轴上。
2、链条式刀库容量大，刀库定位精度低。链式刀库的链条式结构，决定了刀库自身存在着明显的缺陷；机械刚性差，传动间隙大，造成刀库定位精度差，常引起机床故障。换刀时间也比较长。
四、直线刀库
刀具在刀库中直线排列、结构简单，存放刀具数量有限(一般8把-12把)，较少使用。
五、其他刀库
如格子箱式刀库，刀库容量较大。分为单面式和多面式。
