本发明公开了一种齿形花键超声滚压与深滚压复合高性能强化机床与方法，涉及超声滚挤技术领域，包括床身和溜板箱，还包括顶尖机构、花键转齿传动机构和拨叉传动机构；溜板箱上固定设有两个顶尖机构，两个顶尖之间用于安装中心轴，中心轴上用于转动连接齿形花键，齿形花键上方设有挤压导向轮和深滚轮，挤压导向轮转动连接在挤压保持架上，挤压保持架与挤压气缸相连，深滚轮转动连接在滚轮保持架上，滚轮保持架与超声执行器相连，拨叉传动机构设置于溜板箱上，用于在对齿形花键完成一次超声滚压复合强化后，拨动齿形花键转动一个齿距。本发明提高了齿形花键的齿面微动疲劳寿命和齿根弯曲疲劳寿命。