この「on」は動詞「sewing」を修飾する副詞です。彼の腕が縫い付けられ、また体にくっついた（体に「on」した）ことを示しています。「back」によって、彼の腕が改めてくっつけられたこと、つまり元々はくっついていたことを意味しているので、「on」はその後に置かれています。
ここで副詞の「on」の例を見てみましょう。
例: She put her favorite shirt on.（彼女はお気に入りのシャツを着た。※動詞「put」を修飾）
例: He placed his sunglasses on.（彼はサングラスをかけた。※動詞「placed」を修飾）