自動換刀系統(tǒng)數(shù)控加工中心的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與加工中心主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響加工中心的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響加工中心的換刀效率。自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對加工中心的成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。

從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來：

1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國IBM公司同期也研制成功了APT。

1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。

1967年出現(xiàn)了FMS(柔性制造系統(tǒng))。

1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床。

1983年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了國際標(biāo)準(zhǔn)，自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。

目前國內(nèi)外加工中心自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)，刀柄與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機(jī)構(gòu)及驅(qū)動方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。

在種模式中，加工中心主軸常采用空心的帶有拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式，由液壓或氣動裝置提供動力，實(shí)現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。利用這種機(jī)構(gòu)夾持刀具進(jìn)行數(shù)控加工的蕞大問題是，它不能同時獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主軸軸向尺寸過大，加上它的液壓驅(qū)動裝置及刀具輔具錐柄的制造成本，使得自動換刀系統(tǒng)的造價(jià)在加工中心整機(jī)中占有較大的比重。

據(jù)有關(guān)資料介紹，在刀具采用錐柄夾頭、側(cè)壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實(shí)驗(yàn)中，采用彈簧夾頭夾持刀具是唯壹可同時獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想元件。采用這種夾持元件，刀具或刀具輔具可作成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。

在現(xiàn)代加工中心上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持元件，但機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結(jié)構(gòu)形式。采用這種結(jié)構(gòu)模式，在實(shí)際數(shù)控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細(xì)加工場合中實(shí)現(xiàn)自動換刀將會是很困難的，如果實(shí)施自動換刀那將使加工中心成本大幅度提高。