Đầu tháng 3 năm 1964, sau một tháng xảy ra vụ Trung tướng Nguyễn Khánh Chỉnh lý các tướng lĩnh trong Hội đồng Quân nhân Cách mạng để giành quyền lãnh đạo. Ông nhận lệnh bàn giao Nha Quân cụ cho Đại tá Trần Văn Trọng để thuyên chuyển xuống Vùng 4 chiến thuật, được cử giữ chức vụ Tham mưu trưởng trong Bộ Tư lệnh Quân đoàn IV. Năm tháng sau vào ngày 11 tháng 8, ông được thăng cấp Chuẩn tướng tại nhiệm. Tháng 10 cùng năm, ông được chỉ định làm Tư lệnh phó Quân đoàn IV. Đến tháng 4 năm 1965, lần thứ 3 ông tái nhiệm chức vụ Chỉ huy trưởng Binh chủng Pháo binh thay thế Đại tá Hồ Nhựt Quan.