WO2011038844A1 - Bandsäge und sägeblatt - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a saw blade, in particular for band saws with a plurality of teeth, which have different geometries that repeat at regular or irregular intervals.
- a saw blade with a main body and unrestrained teeth which has repetitive cycles of teeth, each cycle having at least one tooth group with decreasing tooth to tooth height and thereby increasing width.
- the teeth are formed symmetrically to a longitudinal center plane through the body.
- the effective cutting or cutting portions of all teeth are each formed by a kinking cutting edge whose inner portion extends approximately perpendicular to the longitudinal center plane and to which an outwardly inclined to the base phase phase follows.
- the widest tooth in the tooth group has an angle greater than 90 ° between phase and flank.
- the object of the present invention is therefore to provide a saw blade with which both a high cutting performance, a precise cutting pattern and at the cut surfaces a high surface quality can be achieved. This object is achieved by the saw blade according to the invention with the features of claim 1.
- the saw blade according to the invention has a plurality of teeth Zi N with different geometries, which are repeated at regular or irregular intervals, wherein the different geometries are determined by the following parameters: clearance angle a; Wedge angle ⁇ ; Rake angle ⁇ ; Tangential clearance angle a t ; Radial clearance angle a r ; Angle of attack ⁇ 2 , 3 N! Height of the tooth
- the tooth geometry is repeated at regular or at irregular intervals, so that a negative Aufschwing is avoided.
- the present invention develops its advantages particularly in band saws.
- the present invention can also be used in circular saws or other saw blades.
- band saws consist of a closed band
- the numbering of the teeth required for this invention can begin with any tooth with Zi.
- the consecutive numbering of the teeth takes place with Z ⁇ ⁇ , Z2, ... Z N in the cutting direction.
- the tooth geometry is repeated according to the invention after every third, fourth or Nth tooth. But it is also possible that the tooth geometry is repeated at irregular intervals.
- N 3, 4, 5 or 6, ie, for example (3, 4, 3, ...); (3, 5, 3, ...); (4, 5, 4, 4, 5, ...); (3, 5, 6, 5, 3, ...) reflect, in which the number, the repetition of the parameters for the width modifications Bval, height H W ert, ⁇ rake angle, clearance angle and a, a t, a r.
- the tangential and radial clearance angle a r , a t is equal to zero for every second, third, fourth or fifth tooth.
- the saw blade according to the invention is designed so that the
- Incident angle ⁇ - ⁇ , 2.3 N is different for adjacent teeth.
- This approach angle may have a difference between 1 ° and 25 ° for adjacent teeth, advantageously between 3 ° and 15 °, or in the case of a preferred zugten embodiment, the difference of the angle of attack Ki, 2.3 N of adjacent teeth be at least between 5 ° and 7 °.
- the tangential clearance angle a t and a r is higher than the state of the art surface quality, in particular the roughness achieved.
- the inventive choice of parameters has the advantage that the smoothness compared to conventional saw blades is higher, so that the noise level is much lower. While in conventional saw blades, the noise level can be up to 120 dB, this is much lower in the inventive device.
- the parameters height and width of the tooth are matched to the tangential clearance angles a t and a r that, due to the smoothness achieved during sawing, the cut surfaces are not impaired by vibrations of the saw blade in their surface quality, but the cutting channel on both sides has a high surface quality and a low waviness. While the minimization of waviness is mainly due to the height and width of the cutting teeth, the surface roughness R z is substantially influenced by the modification of the tangential relief angles a t and a r .
- the parameter specifications (height, phase width and width) of embodiment 1 are to be adapted by means of a rule of three.
- Phase width corresponds to 0.9 mm strip thickness / 1.7 mm max. Phase width.
- the preferred embodiment 1 is carried out on a saw blade with a band thickness of 1.6 mm and a group of 3 teeth, 2 and 3.
- the preferred embodiment 2 is carried out on a saw blade having a band thickness of 0.9 mm and a group of 3 teeth 1, 2 and 3.
- the preferred embodiment 3 is carried out on a saw blade with a strip thickness of 1, 1 mm and a group of 3 teeth 1, 2 and 3.
- the preferred embodiment 4 is performed on a saw blade with a band thickness of 1, 3 mm and a group of 3 teeth 1, 2 and 3.
- Figure 1 is a frontal detail of three cutting teeth Zi, Z 2 , Z3 of the present invention of the embodiment 1;
- Figure 2 is a side view of the teeth Zi, Z 2 , Z3 of the present invention of embodiment 1;
- Figure 3 is a plan view of the teeth ⁇ - ⁇ , Z 2 , Z3 of the present invention of the embodiment 1;
- Figure 4 is a front view of three cutting teeth ⁇ - ⁇ , Z 2 , Z3 of the present invention of the embodiment 1;
- Figure 6 is a schematic representation of three cutting teeth Zi, Z 2 , Z 3 and the clamping surfaces of the present invention of the embodiment 2;
- Figure 7 is a schematic representation of three cutting teeth Zi, Z 2 , Z 3 and the clamping surfaces of the present invention of the embodiment 3;
- FIG. 8 is a schematic representation of three cutting teeth Zi, Z 2 , Z 3 and their rake faces of the present invention of embodiment 4;
- the saw blade according to the invention with the features of embodiment 1 was subjected to a load test in which the cutting speed was 70 m / min and the feed at 25 mm / min. For experimental purposes, the feed rate was increased up to 100 mm / min, although no outbreaks occurred.
- a cylinder profile of 250 mm diameter made of 1.4571 austenitic steel material was used. The roughness R z was between 25 and 40 ⁇ . Compared to conventional saw blades could improve the surface quality with the saw blade according to the invention be achieved; the wear mark width was 20% less than with conventional saw blades.
- FIGS. 5 to 8 show the rake surfaces of the saw blade variants according to the invention.
- Span surfaces of the teeth are dimensioned so that successive teeth have no equal rake surfaces. According to FIG. 5, this means for embodiment 1 that tooth 1 has a rake face of 0.92 mm 2 , tooth 2 has a rake face of 0.88 mm 2 and tooth 3 has a rake face of 0.60 mm 2 .
- the different clamping surfaces of the embodiments 2, 3 and 4 can be seen in Figures 6, 7 and 8.
- the largest tooth surface and thus the descending shorter teeth, a decreasing smaller rake face is removed in the cutting process of the highest tooth.
Abstract
Die Aufgabe ein Sägeblatt bereitzustellen, mit dem sowohl eine hohe Schnittleistung, ein präzises Schnittbild und an den Schnittflächen eine hohe Oberflächengute erzielt werden kann, wird durch das erfindungsgemäße Sägeblatt gelöst, das eine Vielzahl von Zähnen Z1,..., N mit unterschiedlichen Geometrien aufweist, die sich in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholen, wobei die unterschiedlichen Geometrien über die folgenden Parameter bestimmt werden: Freiwinkel α; Keilwinkel β; Spanwinkel γ; Tangentialer Freiwinkel αt; Radialer Freiwinkel αr; Anstellwinkel k1, 2, 3,..., N; Höhe des Zahnes HWert und Breite des Zahnes BWert, wobei der Zahn Z1 mit der größten Höhe HWert = Hmax den größten Freiwinkel αmax und in absteigender Folge der Zahn Z1+x mit der geringsten Höhe HWert = Hmιn den kleinsten Freiwinkel αmιn aufweist.
Description
Bandsäge und Sägeblatt
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sägeblatt, insbesondere für Bandsägen mit einer Vielzahl von Zähnen, die unterschiedliche Geometrien aufweisen, die sich in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Sägeblätter mit einer Vielzahl von Zähnen herzustellen, die unterschiedliche Geometrien aufweisen.
Aus DE 42 00 423 ist ein Sägeblatt mit einem Grundkörper und ungeschränkten Zähnen bekannt, das sich wiederholende Zyklen von Zähnen aufweist, wobei jeder Zyklus mindestens eine Zahngruppe mit von Zahn zu Zahn abnehmender Hö- he und dabei zunehmender Breite aufweist. Die Zähne sind symmetrisch zu einer Längsmittelebene durch den Grundkörper ausgebildet. Die wirksamen Schneiden bzw. Schneidenabschnitte sämtlicher Zähne sind jeweils von einer abknickenden Schnittkante gebildet, deren innerer Abschnitt etwa senkrecht zur Längsmittelebene verläuft und an den sich nach außen eine zum Grundkörper hin geneigte Phase anschließt. Der breiteste Zahn in der Zahngruppe weist zwischen Phase und Flanke einen Winkel größer 90° auf.
Bei der Verwendung derartiger Sägeblätter hat es sich als nachteilig erwiesen, dass trotz guter Schnittleistung die Rautiefe Rz relativ grob ist. Dies wird auf die Aufschwinganfälligkeit derartiger Sägeblätter zurückgeführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Sägeblatt bereitzustellen, mit dem sowohl eine hohe Schnittleistung, ein präzises Schnittbild und an den Schnittflächen eine hohe Oberflächengüte erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Sägeblatt mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprü- chen 2 - 10 wiedergegeben.
Das erfindungsgemäße Sägeblatt weist eine Vielzahl von Zähnen Zi N mit unterschiedlichen Geometrien auf, die sich in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholen, wobei die unterschiedlichen Geometrien über die folgenden Parameter bestimmt werden: Freiwinkel a; Keilwinkel ß; Spanwinkel γ; Tangentialer Freiwinkel at; Radialer Freiwinkel ar; Anstellwinkel κ 2,3 N! Höhe des Zahnes
Hwert und Breite des Zahnes BWert, wobei der Zahn Zi mit der größten Höhe HWert =Hmax den größten Freiwinkel amax und in absteigender Folge der Zahn Zi+X mit der geringsten Höhe Hwert =Hmin den größten Freiwinkel amin aufweist.
Erfindungsgemäß wiederholt sich die Zahngeometrie in regelmäßigen oder auch in unregelmäßigen Abständen, so dass ein negatives Aufschwingverhalten vermieden wird. Die vorliegende Erfindung entfaltet ihre Vorteile insbesondere bei Bandsägen. Die vorliegende Erfindung kann aber auch bei Kreissägen oder bei anderen Sägeblätter eingesetzt werden.
Da Bandsägen aus einem geschlossenen Band bestehen, kann die für diese Erfindung erforderliche Bezifferung der Zähne bei jedem beliebigen Zahn mit Zi beginnen. Die fortlaufende Bezifferung der Zähne erfolgt mit Z<\, Z2, ... ZN in Schnitt- richtung. Die Zahngeometrie wiederholt sich erfindungsgemäß nach jedem dritten, vierten oder N-ten Zahn. Es ist aber auch möglich, dass sich die Zahngeometrie in unregelmäßigen Abständen wiederholt.
Bei einer regelmäßigen Wiederholung der Zahlengeometrie kann es vorteilhaft sein, ein Wiederholungsmuster beispielsweise der folgenden Weise vorzunehmen: N=3, d.h. nach drei Zähnen wiederholt sich die Zahngeometrie; N=4, d.h. nach vier Zähnen wiederholt sich die Zahngeometrie, usw. Mit Wiederholung der
Zahngeometrie wird sich erfindungsgemäß auch die Parametermodifikationen für die Breite Bwert, Höhe Hwert, Spanwinkel γ, und Freiwinkel a, at, ar wiederholen.
Bei einer unregelmäßigen Wiederholung der Zahngeometrie kann es vorteilhaft sein, ein Wiederholungsmuster beispielsweise der folgenden Weise vorzunehmen: N = 3, 4, 5 oder 6, d.h. beispielsweise (3, 4, 3, ...); (3, 5, 3, ...); (4, 5, 4, 4, 5, ...); (3, 5, 6, 5, 3, ...), wobei die Ziffern die Wiederholung der Parametermodifikationen für die Breite Bwert, Höhe HWert, Spanwinkel γ, und Freiwinkel a, at, ar wiedergeben.
Vorteilhafterweise ist der Zahn Zi mit der größten Höhe Hma mit der schmälsten Breite Bwen = Bmin ausgebildet und in absteigender Folge weist der Zahn Z1+x mit der geringsten Höhe Hmin die größte Breite BWert = Bmax auf.
Vorteilhafterweise ist der Spanwinkel γι bei dem Zahn Zi mit der größten Höhe Hwert = Hmax am größten ausgebildet und in absteigender Folge wird der Winkel γ1+χ bei dem Zahn Zi+X mit der geringsten Höhe Hwen = Hmin am kleinsten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sägeblatts ist der tangentiale und radiale Freiwinkel ar, at bei jedem zweiten, dritten, vierten o- der fünften Zahn gleich Null.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist jeder zweite Zahn mit geringster Höhe Hwen = Hmin und einer maximalen Breite BWert = Bma einen tangentialen und radialen Freiwinkel ar, at gleich Null auf.
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Sägeblatt so ausgebildet, dass der
Anstellwinkel κ-ι ,2,3 N bei benachbarten Zähnen unterschiedlich ist. Dieser An- Stellwinkel kann bei benachbarten Zähnen einen Unterschied zwischen 1° und 25° aufweisen, vorteilhafterweise zwischen 3° und 15° liegen, oder bei einer bevor-
zugten Ausführungsform kann der Unterschied des Anstellwinkels Ki ,2,3 N von benachbarten Zähnen mindestens zwischen 5° und 7° sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anstell- winkel K bei drei aufeinanderfolgenden Zähnen Z,, Z,+i und Z,+2 nach den folgenden Werten ausgebildet: Ki = 22°, Ki+1 = 35°, Ki+2 = 45°.
Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Sägeblatt werden folgenden Vorteile erzielt.
Durch die unterschiedliche Höhe und Breite von aufeinanderfolgenden Schneidzähnen verteilt sich die Schnittleistung so auf die Vielzahl von Zähnen, dass ein gegenüber dem Stand der Technik sehr gleichmäßiger und ruhiger Schnittverlauf erzielt wird. Dies verhindert Schneidausbrüche sowie Schneidkantenausbrüche.
Ferner wird durch die Variation des Anstellwinkels sowie durch die erfindungsgemäße Modifikation der tangentialen Freiwinkel at und ar eine gegenüber dem Stand der Technik höhere Oberflächenqualität, insbesondere der Rautiefe erzielt. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Parameter wird der Vorteil erzielt, dass die Laufruhe gegenüber herkömmlichen Sägeblätter höher ist, so daß auch die Geräuschbelastung wesentlich geringer ausfällt. Während bei herkömmlichen Sägeblättern der Lärmpegel bis zu 120 dB betragen kann, ist dieser bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich geringer.
Erfindungsgemäß sind die Parameter Höhe und Breite des Zahnes so auf die tangentialen Freiwinkel at und ar abgestimmt, dass durch die erzielte Laufruhe während des Sägens die Schnittflächen nicht durch Schwingungen des Sägebandes in ihrer Oberflächenqualität beeinträchtigt wird, sondern der Schnittkanal auf bei- den Seiten eine hohe Oberflächengüte und eine geringe Welligkeit aufweist.
Während die Minimierung der Welligkeit im Wesentlichen auf die Höhe und Breite der Schneidzähne zurückzuführen ist, wird die Rautiefe Rz im Wesentlichen durch die Modifikation der tangentialen Freiwinkel at und ar beeinflusst. Die erfindungsgemäße Abstimmung dieser Parametergruppen, insbesondere die regelmäßige Reduzierung der tangentialen Freiwinkel at und ar auf Null bei dem erfindungsgemäßen Sägeblatt führt zu einer Oberflächengüte, die mit Sägeblättern des Standes der Technik bislang nicht erzielt werden konnte.
Vier bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, wobei das Ausführungsbeispiel 1 und dessen Parameter in der nachfolgenden Tabelle besonders detailliert erläutert wird.
Für die Ausführungsbeispiele 2, 3 und 4 sind die Parameterangaben (Höhe, Pha- senbreite und Breite) von Ausführungsbeispiel 1 mittels Dreisatz anzupassen. Beispiel: 1 ,6 mm Banddicke /2,4 mm max. Phasenbreite entspricht 0,9 mm Banddicke / 1 ,7 mm max. Phasenbreite.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel 1 wird auf einem Sägeblatt mit einer Band- dicke von 1 ,6 mm und einer 3-er Gruppe von Zähnen , 2 und 3 ausgeführt.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel 2 wird auf einem Sägeblatt mit einer Banddicke von 0,9 mm und einer 3-er Gruppe von Zähnen 1 , 2 und 3 ausgeführt.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel 3 wird auf einem Sägeblatt mit einer Banddicke von 1 ,1 mm und einer 3-er Gruppe von Zähnen 1 , 2 und 3 ausgeführt.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel 4 wird auf einem Sägeblatt mit einer Band- dicke von 1 ,3 mm und einer 3-er Gruppe von Zähnen 1 , 2 und 3 ausgeführt.
Es zeigen:
Figur 1 eine Frontaleinzelansicht von drei Schneidzähnen Zi, Z2, Z3 der vorlie- genden Erfindung des Ausführungsbeispiels 1 ;
Figur 2 eine Seitenansicht der Zähne Zi, Z2, Z3 der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 1 ; Figur 3 eine Draufsicht der Zähne Ζ-ι, Z2, Z3 der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 1 ;
Figur 4 eine Frontalansicht von drei Schneidzähnen Ζ-ι, Z2, Z3 der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 1 ;
Figur 5 eine schematische Darstellung von drei Schneidzähnen Zi , Z2l Z3 und de- ren Spanflächen sowie die Spanquerschnitte der einzelnen Zähne bei einem Vorschub fz=0, 01 mm der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 1 ;
Figur 6 eine schematische Darstellung von drei Schneidzähnen Z-i, Z2, Z3 und deren Spanflächen der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 2;
Figur 7 eine schematische Darstellung von drei Schneidzähnen Zi, Z2, Z3 und deren Spanflächen der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 3;
Figur 8 eine schematische Darstellung von drei Schneidzähnen Zi, Z2, Z3 und de- ren Spanflächen der vorliegenden Erfindung des Ausführungsbeispiels 4;
Figur 9 eine schematische Drauf- und Seitenansicht von sechs Zähnen mit einem Zahn 3* mit radialem Freiwinkel ar = 0.
Die Dimensionierungsangaben für das Ausführungsbeispiel 1 sind direkt den Zeichnungen 1 bis 4 zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Sägeblatt mit den Merkmalen gemäß Ausführungsbeispiel 1 wurde einem Belastungstest unterzogen, bei dem die Schnittgeschwindigkeit bei 70 m/min und der Vorschub bei 25 mm/min lag. Für Versuchszwecke wurde der Vorschub auf bis zu 100 mm/min hochgefahren, wobei es dennoch zu keinen Ausbrüchen kam. Bei diesem Belastungstest wurde ein Zylinderprofil von 250 mm Durchmesser aus 1.4571 Material austenitischen Stahls verwendet. Die Rautiefe Rz lag zwischen 25 und 40 μητι. Gegenüber herkömmlichen Sägeblättern konnte mit dem erfindungsgemäßen Sägeblatt eine Verbesserung der Oberflächegüte
erzielt werden; die Verschleißmarkenbreite war 20% geringer als bei herkömmlichen Sägeblättern.
In den Figuren 5 bis 8 sind die Spanflächen der erfindungsgemäßen Sägeblätter- Varianten dargestellt. Zur Verhinderung bzw. Reduzierung des schädlichen Aufschwingverhaltens, das sowohl eine höhere Geräuschemission als auch eine schlechtere Oberflächengüte zur Folge hat, werden erfindungsgemäß die
Spanflächen der Zähne so dimensioniert, dass aufeinanderfolgende Zähne keine gleichen Spanflächen aufweisen. Gemäß Figur 5 bedeutet dies für das Ausfüh- rungsbeispiel 1 , dass Zahn 1 eine Spanfläche von 0,92 mm2, Zahn 2 eine Spanflächen von 0,88 mm2 und Zahn 3 eine Spanfläche von 0,60 mm2 aufweist. Die unterschiedlichen Spanflächen der Ausführungsbeispiele 2, 3 und 4 sind den Figuren 6, 7 und 8 zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird vom höchsten Zahn somit die größte Spanfläche und von den absteigend kürzeren Zähnen eine abnehmend kleinere Spanfläche im Schnittprozeß abgetragen.
Claims
1 . Sägeblatt mit einer Vielzahl von Zähnen Zi N, die unterschiedliche Geometrien aufweisen, die sich in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen wiederholen, wobei die unterschiedlichen Geometrien über die folgenden Parameter bestimmt werden:
- Freiwinkel α
Keilwinkel ß
Anstellwinkel κ1 2,3 N
Höhe des Zahnes HWert
dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn Zi mit der größten Höhe Hwert =Hmax den größten Freiwinkel amax und in absteigender Folge der Zahn Zi+X mit der geringsten Höhe Hwert =Hmin den kleinsten Freiwinkel amjn aufweist.
2. Sägeblatt nach Anspruch 1 , wobei der Zahn Zi mit der größten Höhe Hmax die schmälste Breite Bwert = Bmjn und in absteigender Folge der Zahn Z-i+x mit der geringsten Höhe Hmin die größte Breite Bwert = Bmax aufweist.
3. Sägeblatt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Spanwinkel γ bei dem Zahn Zi mit der größten Höhe HWert = Hmax am größten ist und in absteigen- der Folge der Spanwinkel γ bei dem Zahn Ζι+χ mit der geringsten Höhe HWert = Hmin am kleinsten ist.
4. Sägeblatt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der tangentiale Freiwinkel at bei jedem zweiten Zahn Z3 gleich null ist.
5. Sägeblatt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder zweite Zahn mit geringster Höhe HWert = Hmin und einer maximalen Breite BWert = Bmax einen tangentialen und radialen Freiwinkel ar = 0, at = O auf.
6. Sägeblatt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der radiale Freiwinkel ar und tangentiale Freiwinkel at bei jedem vierten oder fünften Zahn Z i+4 oder Zahn Z i+5 gleich null ist.
7. Sägeblatt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Anstellwinkel Ki ,2,3 N benachbarter Zähne Z unterschiedlich ist.
8. Sägeblatt nach Anspruch 7, wobei der Unterschied des Anstellwinkel
Ki , 2,3,. ,N benachbarter Zähne zwischen 25° und 1 ° liegt.
9. Sägeblatt nach Anspruch 7, wobei der Unterschied des Anstellwinkel κ-1 ,2,3 N benachbarter Zähne zwischen 15° und 3° liegt.
10. Sägeblatt nach Anspruch 7, wobei der Unterschied des Anstellwinkel
K1 ,2,3, ,N benachbarter Zähne mindestens zwischen 7° und 5° liegt.
1 1. Sägeblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Anstellwinkel κ bei drei aufeinanderfolgenden Zähnen Ζι , Zi+i , und Z1+2 den folgenden Wert aufweist: K, = 22° K,+I = 35° K,+2 = 45°.
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