五軸臥式加工中心所采用的機床通常稱為五軸機床或五軸加工中心。五軸加工常用于航天領(lǐng)域，加工具有自由曲面的機體零部件、渦輪機零部件和葉輪等。在描述數(shù)控機床的運動時，采用右手直角坐標(biāo)系；其中平行于主軸的坐標(biāo)軸定義為z軸，繞x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別為A、B、C。通常五軸聯(lián)動是指x、y、z、A、B、C中任意5個坐標(biāo)的線性插補運動。
五軸臥式加工中心的回轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)有兩種方式：
一種是通過主軸頭的回轉(zhuǎn)實現(xiàn)五軸聯(lián)動。主軸前端是一個回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，即C軸?；剞D(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)90度以上，實現(xiàn)上述同樣的功能。
這種設(shè)置方式的優(yōu)點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設(shè)計的非常大，航空、船舶等領(lǐng)域的大型零部件都適合在這類加工中心上加工。
這種結(jié)構(gòu)的加工中心在高精度模具曲面加工領(lǐng)域的應(yīng)用非常多，這是工作臺回轉(zhuǎn)式五軸加工中心難以做到的。
另一種是通過工作臺回轉(zhuǎn)實現(xiàn)五軸聯(lián)動。機床床身上的工作臺可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)（A軸），A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺的中間還設(shè)有一個回轉(zhuǎn)臺，可以環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)（C軸），C軸都是360度回轉(zhuǎn)。
這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復(fù)雜的空間曲面。
這種結(jié)構(gòu)的加工中心主軸的結(jié)構(gòu)比較簡單、主軸剛性非常好、制造成本比較低，但一般工作臺不能太大、承重也較小。
