本发明公开了一种工件内孔加工强化装置，包括轴向运动机构、超声机构、旋转机构；旋转机构包括壳体和旋转轴，旋转轴的顶端设置有气腔，气腔的外侧设置有滚压球固定块，滚压球固定块上连接有滚压球，旋转轴的底端外壁上连接有分体式力矩电机转子，分体式力矩电机转子的外侧设置有分体式力矩电机定子，分体式力矩电机定子与壳体连接；旋转轴的底端穿过超声机构及轴向运动机构，轴向运动机构的底端设置有气动滑环，气动滑环上连接有空气压缩机；旋转轴的中间设置有通孔，高压气体由空气压缩机通过通孔传输到气腔中。本发明采用上述结构可同时完成旋转‑直线‑超声振动，不需要机床，也不受零件尺寸的限制，加工内孔强化成本更低，更加便利和高效。