一种超声辅助滚磨光整加工装置及其光整加工方法,属于小型精密零件表面光整加工技术领域,解决传统的加工方式微型齿轮的表面质量低、均匀性差的技术问题。解决方案为：伺服电机设置于底座的一侧,工作光轴与支撑辊设置于底座的另一侧,工作光轴与支撑辊平行设置,在工作光轴与支撑辊的上方放置超声外筒,贯穿超声外筒设置超声内筒,超声内筒的外壁上设置超声换能器,待滚磨光整加工的零件及磨料填装于超声内筒的内腔中。本发明采用超声辅助回转式滚磨光整加工,用于提高微型齿轮的表面质量,既保证了微型齿轮的尺寸精度不受影响,提高了齿轮的表面质量,同时又提高了批量加工时工件表面质量的均匀一致性,提高了加工效率。