五軸加工中心的回轉軸有兩種方式：

　　一種是工作臺回轉軸；設置在床身上的工作臺可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30~-120°。工作臺的中間還設有一個回轉臺，在規定位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360°回轉。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軸小分度值一般為0.001°，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟件的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于等于90°時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。

　　另一種是依靠立式主軸頭的回轉；主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360°，成為C軸，回轉頭上還帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90°以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計的非常大，龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優點：在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中心線垂直于加工面時，由于球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，采用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺回轉式加工中心難以做到的。為達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。