本发明属于叶轮制备技术领域，具体公开了三元流叶轮与小齿轮轴连接结构的加工装置及方法，包括以下步骤：S1：准备待加工叶轮和小齿轮轴；S2：在叶轮内加工三圆弧内孔；S3：在小齿轮轴上加工三圆弧外圆；S4：将小齿轮轴的三圆弧外圆插入至叶轮内的三圆弧内孔内，实现无键连接。为了提高装配效率，保证重复装配质量，且使结构紧凑、减少应力集中，满足高速运转动平衡等条件，叶轮与小齿轮轴连接方式采取无键连接方式，具体采用三圆弧结构连接，能重复多次装配，且保证重复装配后不会影响整个高速转子组动平衡。