本发明公开了一种薄壁球壳类微小构件全表面微坑结构的加工装置，涉及微小构件表面加工装置的技术领域，解决了在微空间尺度约束下，薄壁球壳类微小构件特殊的结构特征、材质非均匀、表面非对称、细微表面缺陷及加工过程中流体力学不稳定性等问题，本发明中，基座采用花岗岩材料，可以很好的吸收振动，采用高精度的直线单元和旋转单元作为该装置的主要运动部件，将工件装夹系统、高分辨率CCD监测系统、零点定位系统及调头二次装夹快换系统集中安装到基座上，结构设计紧凑，可有效解决薄壁球壳类微小构件的装夹、调头、对刀及微坑结构的捕捉识别等技术难题，工件的回转运动采用空气静压工件轴，且铣削轴倾斜放置，可达到较高的加工速度及加工精度。