超声五轴加工中心使用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心。五轴加工常用于航空航天领域，加工具有自由曲面的车身零件、涡轮零件和叶轮。描述数控机床的运动时，采用右手直角坐标系；平行于主轴的坐标轴定义为z轴，绕x、y、z轴的旋转坐标分别为a、b、c。通常五轴联动是指x、y、z、a、b、c中任意5个坐标的直线插补运动。
超声五轴加工中心的回转轴结构有两种方式：一是通过主轴头的旋转实现五轴联动。主轴前端为旋转头，可绕z轴360度旋转，即c轴。旋转头还配备了a轴，可以绕x轴旋转，一般可达90度以上，实现与上述相同的功能。这种设置方法的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的很大。航空、造船等领域的大型零件都适合在此类加工中心上加工。这种结构的加工中心广泛应用于高精度模具表面加工领域，这是带转台的五轴加工中心难以实现的。
超声五轴加工中心另一种是通过工作台旋转实现五轴联动。床身工作台可绕x轴（a轴）旋转，a轴一般工作范围为+30度至-120度。工作台中间还有一个转盘，可以绕z轴（c轴）旋转，c轴可以360度旋转。这样通过a轴和c轴的组合，除底面外，工件固定在工作台上的其他五个面都可以用立式主轴加工。如果将a轴和c轴与xyz三个线性轴联动，则可以处理复杂的空间曲面。这种结构的加工中心主轴结构比较简单，主轴刚性很强，制造成本比较低，但一般工作台不能太大，承载能力小。