本实用新型公开了一种薄壁轴套加工装置，包括安装底座和卡盘，所述安装底座的上表面固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过联轴器传动连接有转轴，所述转轴的另一端焊接有第一凸块，所述第一凸块对称焊接在转轴的两侧外表面，所述卡盘的左侧表面对称焊接有第二凸块，所述第一凸块与第二凸块之间通过紧固螺栓固定连接，所述卡盘的右侧卡接有膨胀夹头，所述膨胀夹头的表面套接有轴套本体。本实用新型通过卡盘将膨胀夹头固定，然后把轴套本体套接在膨胀夹头外侧，并使轴套本体的一端与凸环接触，然后将旋紧螺栓旋入螺纹孔内，在旋紧螺栓的作用下，膨胀夹头、轴套本体与旋紧螺栓形成一个整体，使结构更加稳定，提高了加工效率。