本发明提出了一种用于孔在线检测与孔精加工的装置及其加工方法，所述装置安装在机床主轴上，其装置结构包括精加工刀具、激光位移传感器组、图像采集器。通过放置标定件建立标定坐标系，通过图像采集器对标定孔进行标定，清除了装置与机床坐标系之间的偏转角和偏移量，得到待测蒙皮零件表面坐标与激光位移传感器组测得距离之间的线性关系式；在初孔测量时通过拍摄照片和图像处理计算，可以获取待测蒙皮零件待测初孔的孔心坐标与待测初孔的法向量，实现待测初孔的在线检测，精加工刀具根据测量结果立即完成对待测初孔的精加工，提高了制孔效率和制孔精度。