本发明公开了一种单向超声辅助成形磨削装备及操作方法，属于复合加工中超声辅助加工领域。该装备的两个夹持固定部件夹持工件的两端，超声波换能器通过双头螺柱与其中一个夹持固定部件连接，与超声换能器连接的夹持固定部件传递超声振动，所述夹持固定部件的伸长杆两端分别与超声换能器与双翼状夹具连接，伸长杆夹持在上、下夹板之间，且固定在机床的加工平台上。夹持点位于振动节点处。在工作状态下，双翼状夹具的双翼渐变结构大幅抑制工件非加工方向上的超声振动，使工件产生单向振动；可以适应不同长度工件的加工需求；可在不拆卸超声辅助成形磨削装备整体下，实现工件的四面加工。