自動換刀數控機床多采用刀庫式自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成，它是多工序數控機床上應用最廣泛的換刀方法。換刀過程較為複雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸預調整之後，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具。在進行刀具交換之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外。

1、刀庫的種類(1)直線刀庫：刀具在刀庫中直線排列、結構簡單，存放刀具數量有限(一般8把-12把)，較少使用。(2)圓盤刀庫：存刀量少則6把-8把，多則50把-60把，有多種形式。刀具徑向佈置，佔有較大空間，一般置於機床立柱上端。刀具軸向佈置，常置於主軸側面，刀庫軸心線可垂直放置，也可以水平放置，較多使用。刀具為傘狀佈置，多斜放於立柱上端。為進一步擴充存刀量，有的機床使用多圈分佈刀具的圓盤刀庫，多層圓盤刀庫和多排圓盤刀庫。多排圓盤刀庫每排4把刀，可整排更換。後三種刀庫形式使用較少。(3)鏈式刀庫：鏈式刀庫是較常使用的形式，常用的有單排鏈式刀庫和加長鏈條的鏈式刀庫。(4)其他刀庫。格子箱式刀庫。

2、換刀方式數控機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。(1)無機械手換刀。必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，因此換刀時間長。(2)機械手換刀。採用機械手進行刀具交換的方式應用得最為廣泛，這是因為機械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時間。