В ротор-орбитальном шлифовании объединены два типа движения опорной подошвы инструмента – роторное и орбитальное, на которую крепится абразив. Инструмент с этим типом движения имеет, как правило, круглую подошву – опорный тарельчатый диск. Опорный диск находится в свободном вращении. При работе диск раскручивается (роторное движение) вокруг своей оси за счет толчков эксцентрикового механизма, который задает подошве орбитальное движение (см. орбитальное движение) относительно оси инструмента. В результате по орбите относительно оси инструмента смещается уже вращающаяся подошва. При достаточном нажиме подошва может перестать вращаться. Агрессивность регулируется количеством оборотов и величиной орбитального хода (см. орбитальное шлифование), конструктивно заданного производителем.
Абразивный материал, закрепленный на таком инструменте, совершает движение по более сложной и неоднородной траектории, позволяя добиться очень тонкого качества поверхности в более короткий срок, чем орбитальное шлифование. Круглая подошва позволяет обрабатывать как плоские, так и относительно рельефные поверхности. В подошве обычно присутствуют отверстия для забора пыли, что еще больше повышает качество поверхности.
Инструмент с этим типом шлифования используют преимущественно на средних и тонких этапах шлифования лаков, грунтов, пластиков, дерева, металла, шпатлевок и т. д., а также для удаления старых покрытий.
В качестве абразивного материала используются гибкие абразивы на тканевой или бумажной основе.
Этот инструмент нашел широкое применение в автосегменте, столярном производстве т.д.