轉塔主軸頭換刀方式也需要配備轉塔，但轉塔主軸上連接的不是刀架，而是多個不同方位，成章魚觸手狀分布的分主軸頭，每個主軸頭上事先安裝有各個工序需要使用的刀具。工作中，通過旋轉轉塔，各主軸頭按照程序指令，依次轉動到加工位置，從而實現自動換刀動作。這種換刀方式，由于各分主軸都集中在一個轉塔上，對轉塔主軸的剛度有較高的要求，刀具主軸的數量也有所限制。轉塔主軸頭換刀方式主要應用在小型立式加工中心。

A軸和C軸z小分度值一般為0.001度，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，制造本錢比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于即是90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。

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度，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度以上，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，客機龐大的機身、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：我們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，可進步表面加工質量。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。為了達到回轉的高精度，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，制造本錢也較高。