一种用于工件加工的五自由度混联机器人，包括：相对于底座移动的三自由度并联机构以及与之相连的带有作业主轴的摆头组件，该三自由度并联机构包括：动平台、框架以及设置于其间的三组并联设置的支链机构，其中：支链机构的两端分别与动平台和框架转动连接且三组支链机构呈左右非对称方式布置。本发明采用新型混联机构，结构简单，安装维护方便，易实现模块化；采用三自由度并联机构，增强整机系统在加工过程中的刚度、响应速度以及加工精度；串并混联的结构增加了系统的工作空间，特别是姿态工作空间。这种混联结构的加工设备能够更好的满足大型复杂构件的高精度加工需求。