Creo que faltaba el atributo vinculante en su configuración. (ver también fuentes-conf). Dependiendo de su otra configuración, un enlace de "igual" o "fuerte" probablemente funcione, mientras que "débil" podría no darle lo que desea.
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE fontconfig SYSTEM "fonts.dtd">
<fontconfig>
<match target="pattern">
<test qual="any" name="family"><string>Helvetica</string></test>
<edit name="family" mode="assign" binding="same"><string>Droid Sans</string></edit>
</match>
</fontconfig>
Creo que el mecanismo de alias funcionaría para esto:
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE fontconfig SYSTEM "fonts.dtd">
<fontconfig>
<alias>
<family>Helvetica</family>
<prefer>Droid Sans</prefer>
</alias>
</fontconfig>