为了解决现有的滚压成形方法及设备无法在高硬度材料制成的曲面薄壁件的表面加工出减阻微结构的技术问题，本发明提出了一种在曲面薄壁件表面加工微结构的装置及方法。本发明的装置包括数控机床、超声振动单元和微结构滚压单元，其中，微结构滚压单元包括具有整圈微结构凸起的滚子，该滚子在本发明中数控机床和超声振动单元的联合作用下，在曲面薄壁件表面需要加工微结构的区域进行挤压使其产生均匀的塑性流动，从而形成与滚轮上微结构凸起的形状和尺寸匹配的微结构，实现难加工金属曲面薄壁件表面的微结构加工，具有操作简单和高精度的优点。