本发明公开了一种大尺寸工件高频微幅振动辅助激光熔覆装置及方法。该装置中的并列多波凸轮同轴等相位差布置，安装于上静箱体主轴上，多波凸轮为短幅外摆线轮，并列多波凸轮与对应的悬臂梁组成激振源，对应的悬臂梁组安装在下动箱体内部，上静箱体组件与下动箱体组件组成上下密切接触的移动副，下动箱体安装在振动承接板上，右端与一对高固有频率弹簧固支，高固有频率弹簧下端与机架固支，多波凸轮由电机通过带轮驱动。被加工件的振幅根据需要可以调节，被加工件的振频通过更换多波凸轮数与对应的悬臂梁数改变，尤其适用于振动辅助激光熔覆细化晶粒、释放应力、均质相以及获得锻态化组织。