Acho que o atributo de ligação estava faltando na sua configuração. (veja também fonts-conf ). Dependendo da sua outra configuração, uma ligação de "mesmo" ou "strong" provavelmente funcionará, enquanto "fraca" pode não dar o que você deseja.
<?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>