本发明公开了一种水轮发电机主轴在线抛光装置，包括机架，其特征是在机架上设有沿发电机主轴轴向可调节的中间模架，中间模架上设有以中间模架为支点，沿发电机主轴径向、轴向同时位移的抛光头；抛光头中设有沿发电机主轴径向调节的进、退刀机构；抛光头中还设有与发电机主轴直径弧度配合的定心抚块。安装使用方便，打磨速度快，打磨表面受力均匀，表面粗糙度、圆度精度高，抛光表面呈现镜面效果；能修复主轴表面的凹凸不平、划伤等缺陷；无需解轴、返厂加工，不占用检修工期，作业成本低，节省检修时间和工作量，提高工作效率；利用打磨后的表面进行机组运行在线监控，获得的信息更加真实可靠。