本发明公开了一种利用等离子喷涂处理轧辊表面的方法，包括将待喷涂的轧辊安装在旋转机构上；锁定套将大电机的输出轴锁定；启动大电机，轧辊相对于旋转架旋转，安装在机械手上的等离子喷涂枪对轧辊表面进行喷涂；一段时间后，喷涂暂停，对涂料层进行冷却；旋转机构带动轧辊上下调转；重复上述步骤，直至整个轧辊喷涂完成。本发明在喷涂过程中不断上下颠倒轧辊，并且在每次颠倒之前都会进行冷却淬火处理，以保持已喷涂的涂层厚度和硬度，杜绝了现有技术中因重力影响涂层厚度不均的缺点；喷涂过程中为恒温喷涂，以防止温度不均或热应力造成涂层质量下降，此外，本发明中的锁定套可以快速地锁定轧辊，使整个方法简单流畅，省去了多余的安装零件。