本发明提供一种针对复杂曲面超声振动辅助精密加工装置及方法，该装置包括三维超声振动平台和轴向超声振动柔性球头刀具；轴向超声振动柔性球头刀具垂直于工件三维超声振动平台上方，与数控机床的主轴相连接，随同主轴高速转动，同时实现单一轴向超声振动；工件三维超声振动平台中心位置可负载工件在三维空间中实现球面超声振动；采用轴向超声振动柔性球头刀具对三维曲面超声振动工件表面进行精密切削加工，该加工装置及方法适用于任何多维复杂曲面工件的超声振动精密切削加工。