Se compili con pdfLaTeX, apri il file .log e va a leggere in ofndo: ci sono indicati tutti i font che pdfLaTeX ha usato per comporre il documento; sono completi di path; dubito che tu riesca a convincere GnuPlot a usare dei font così elaborati come quelli che vengono usati di default, se non altro perché i font di default usano i corpi ottici, mentre quasi tutti i font ttf gratuiti e quelli commerciali, in genere ne dispongono di uno solo, talvolta quattro, ma mai quasi una decina come i font di LaTeX.
Sarebbe molto meglio se richiedessi a Gnulot di produrti al tabella delle ascisse e ordinate, e importassi queste tabelle con i mezzi propri di pgfplot che usa di default i font usati nel documento; c’è un capitolo tutto dedicato a pgfplots nell’Arte di scrivere con LaTeX
Per cambiare i font dell’intero documento da comporre con pdfLaTeX (i comandi che hai provato servono per XeLaTeX — ti sconsiglio vivamente di usare un font senza grazie come font principale, come l’Arial: andresti contro ogni regola tipografica, eccetto quelle usate per produrre pieghevoli pubblicitari) Vale sempre la lettura dell‘Arte di scrivere con LaTeX, scaricabile dalla sezione Documentazione di questo sito, e della quale si parla virtualmente in ogni filone di discussione.