现代微电子技术和光学技术的发展对工件质量提出了越来越高的要求,一方面光学元件为了获取极高的反射度值,要求表面粗糙度低于纳米级别;另一方面半导体工艺越来越精细,要求硅片表面具有完整的晶格结构。这二者都可以称之为超光滑表面。传统加工方式属于应力加工,会破坏工件表面晶格完整性并引入残余应力,难以满足超光滑表面的需求。大气等离子加工方法是一种新兴的表面加工方法,依靠纯化学反应去除材料,加工效率高并且表面无损伤。哈尔滨工业大学精密工程研究所已经在这项技术上进行了多年研究,目前准备将大气等离子加工拓展到超精密光学元件的制造技术上。本文围绕着加工石英玻璃时面临的一系列问题进行研究,重点研究各参数对加工速度的影响。原系统设计用以加工半导体硅片,而石英玻璃在化学性质上与硅存在诸多不同,并且原放电结构不适合用于进行形貌加工,因此需要对系统做出一些改进。本文首先利用原有系统进行加工试验,证明该等离子炬对石英玻璃无加工效果,但在稍作改动情况下能进行极为缓慢的加工。随后从放电结构,气体配方两方面对系统进行了改进,使加工速度得到极大提高,能满足粗精加工需求,并减少了表面沉积物。可控性是系统在外界干扰和自发波动条件下的稳定性能,表述了对加工效果的预测能力,是能够进行稳定加工的前提。可控性包含了短时重复性、去除量与时间的线性以及微小扰动下的鲁棒性三个方面,本文对此进行了实验研究,结果表明在严格控制参数的条件下,系统具有良好的可控性。系统设计目的是希望能将表面粗加工与超精密抛光一次完成,因此需要加工速度具有大范围调节能力并能精确的预测加工效果。加工速度主要靠若干个参数进行调节,本文研究了参数的选择方法,并进行了数据采集实验,通过数据拟合得到了加工速度关于两个参数的函数表达式。接下来进行了验证实验,实验表明,该表达式能准确描述预测加工效果。