加工中心自動換刀系統是CNC工具機的重要組成部分，主要是將加工所需刀具從刀庫中傳送到主軸夾持機構上。刀具夾持元件的結構特性及其與工具機主軸的聯結方式，將直接影響工具機的加工性能。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響工具機的換刀效率。自動換刀系統本身及相關結構的復雜程度又會對整機的成本產生直接影響。
數控工具機的自動換刀系統大概分為：1、油壓機構。2、氣壓機構。3、電氣式凸輪結構。
在不斷追求速度及可靠性提升的數控工具機市場，凸輪式換刀機構就廣泛的被采用。此設計只用一個驅動馬達就可以完成復雜的換刀動作，快速高效，除了換油外沒有其他消耗零件及保養需求，故障率少，壽命超過百萬次以上。一般具有ATC裝置者都有ATC臂。換刀時若是需要在刀具庫與主軸兩處更換，則需要ATC臂來補助。但是有些工具機并不需要ATC臂即可完成換刀動作。