Fatti :
A.- Con atti 8 giugno 1994 e 1° giugno 1995 la Federazione ticinese delle casse malati, ora Federazione ticinese degli assicuratori malattia (in seguito: FTAM), ha censurato il dott. R._ di ineconomicità delle cure prestate nel 1992 e nel 1993. Essendo fallita la procedura di conciliazione prescritta dalla legge, il 21 gennaio 1997 le casse malati, rappresentate dalla FTAM, e quest'ultima dall'avv. Mario Molo, hanno inoltrato al Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni del Cantone Ticino una petizione con la quale hanno chiesto l'accertamento della violazione, da parte del dott.
R._, del precetto del trattamento economico negli anni 1992 e 1993 e, di conseguenza, la condanna di quest'ultimo a rifondere alle attrici in solido fr. 24 625. 65 per il 1992 e fr. 28 336. 48 per il 1993.
Assistito dall'avv. Pierpaolo Caldelari, il convenuto - oltre ad aver eccepito la tardività della petizione e la prescrizione della pretesa - ha negato di aver operato in modo non economico e contestato l'eterogeneità dell'elenco dei medici censiti nel gruppo 05/55 (medicina interna con e senza radiologia), nonché il metodo statistico.
Terminato lo scambio di allegati e l'istruttoria, con pronunzia 10 settembre 1999, intimata il 29 dicembre 1999, l'autorità arbitrale ha parzialmente accolto la petizione delle casse, condannando il dott. R._ a restituire l'importo di fr. 20 931.- per il 1992 e fr. 24 083.- per il 1993. I giudici cantonali non hanno ritenuto opportuno far eseguire una perizia analitica, atteso che quella allestita dalle casse malati sulla base del metodo statistico costituiva, conformemente alla giurisprudenza, prova sufficiente per decidere. Hanno per contro considerato, quale fattore di riduzione dell'importo da restituire, la differenza d'età media dei pazienti dell'interessato per raffronto a quelli del suo gruppo d'appartenenza.
B.- Il dott. R._, sempre rappresentato dal suo legale, insorge al Tribunale federale delle assicurazioni con ricorso di diritto amministrativo. Postula in via principale che il giudizio cantonale venga cassato con contestuale reiezione in ordine della petizione delle casse per intervenuta prescrizione/perenzione del diritto di ripetizione.
In via subordinata chiede la cassazione del giudizio con reiezione nel merito della petizione delle casse.
Ancor più subordinatamente postula l'annullamento della pronunzia arbitrale e il rinvio della causa ai primi giudici per nuovo giudizio, previo complemento istruttorio, perizia analitica compresa.
Le casse hanno chiesto la reiezione del gravame, mentre l'Ufficio federale delle assicurazioni sociali ha rinunciato a determinarsi.

Diritto :
1.- La presente vertenza concerne il controllo dell'economicità delle cure prestate da un medico e non già l'assegnazione o il rifiuto di prestazioni assicurative. Il Tribunale federale delle assicurazioni deve pertanto limitarsi ad esaminare se il contestato giudizio abbia violato il diritto federale, compreso l'eccesso o l'abuso del potere d'apprezzamento, oppure se l'accertamento dei fatti operato dal Tribunale arbitrale sia manifestamente inesatto, incompleto od avvenuto violando norme essenziali di procedura (art. 132 OG in relazione con gli art. 104 lett. a e b e 105 cpv. 2 OG; cfr. <ref-ruling> consid. 1).
Nei predetti limiti, questa Corte procede ad un esame d'ufficio (<ref-ruling> consid. 1 in fine), senza essere vincolata dai motivi invocati dalle parti (art. 114 cpv. 1 in relazione con l'art. 132 OG), potendo altresì ammettere o respingere un gravame indipendentemente dalle censure ricorsuali addotte o dalle ragioni considerate dalla prima istanza (<ref-ruling> consid. 1b, 442 consid. 1a e rinvii).
2.- Malgrado dal 1° gennaio 1996 sia entrata in vigore la nuova legge federale sull'assicurazione malattie (LAMal), nella fattispecie torna applicabile il diritto previgente (LAMI), visto che i fatti oggetto della lite si sono verificati nel 1992 e 1993 (<ref-ruling> seg. consid. 1, 118 V 110 seg. consid. 3, 112 V 173 consid. 3c; Rhinow/Krähenmann, Schweizerische Verwaltungsrechtsprechung, Ergänzungsband, Basilea e Francoforte sul Meno 1990, n. 15 BI).
3.- Nella querelata pronunzia la precedente istanza ha già compiutamente indicato l'ordinamento legale e giurisprudenziale attinente all'oggetto materiale della lite, ossia il controllo dell'economicità dei trattamenti medici giusta l'art. 23 LAMI. Ha segnatamente illustrato contenuti e presupposti del metodo statistico quale mezzo di prova di polipragmasia riconosciuto dalla giurisprudenza (cfr. <ref-ruling> segg. consid. 4 e riferimenti; SVR 1995 KV n. 40 pag. 125; RAMI 1988 n. K 761 pag. 92; sentenze non pubblicate 23 gennaio 1998 in re M., K 129/95, 11 luglio 1996 in re C., K 39/95 - riassunta in CAMS Actuel 1996 n. 9 pag. 138 -, 14 dicembre 1995 in re W., K 45/95, 29 ottobre 1993 in re S., K 101/92).
A questa esposizione può essere fatto riferimento e prestata adesione, non senza ribadire che il Tribunale federale delle assicurazioni non ha motivo di rivedere la sua giurisprudenza relativa all'applicabilità del metodo statistico, impregiudicato rimanendo per ora invece, avuto riguardo ai considerandi che seguono, il tema di sapere se la fissazione della soglia di antieconomicità all'indice 150 operata dal Tribunale arbitrale possa essere ritenuta conforme al diritto federale.
4.- Il ricorrente contesta il giudizio arbitrale, oltre che per ragioni di merito, anche per motivi che ritiene d'ordine formale. Egli ha preliminarmente eccepito di intempestività le procedure avviate con le istanze di conciliazione 5 luglio 1994 e 12 luglio 1995. Il dott. R._ sostiene dapprima che la conoscenza dell'ineconomicità del medico risale al momento in cui il Concordato delle casse malati svizzere (CAMS) termina l'elaborazione di tutti i dati inviati dalle singole casse malati e stabilisce le medie per la singola categoria di appartenenza dei medici e quella di ogni medico. Ribadisce poi - contrariamente a quanto asseriscono le casse - che la trasmissione della statistica dal CAMS alla FTAM non è determinante perché costituisce semplicemente un atto interno fra affiliati. Per il ricorrente infatti la data rilevante può essere solo quella oggettiva della pubblicazione, cioè quella della disponibilità fisica della statistica presso il CAMS, quale organo competente per l'elaborazione dei dati fornitigli dagli assicuratori. L'interessato rimprovera pure ai primi giudici d'aver risolto sbrigativamente e in modo impreciso la questione della tempestività, ritenuto che oltre ad aver accettato la tesi delle casse - secondo le quali determinante, per la decorrenza dell'anno di prescrizione, è la data apposta al momento della spedizione delle statistiche, nel caso di specie il 7 luglio 1993 per l'anno 1992 e il 15 luglio 1994 per il 1993 - hanno affermato che egli non ha messo in dubbio le date d'intimazione delle statistiche.
Ad un attento esame dell'incarto di causa, questa censura, che deve essere esaminata preliminarmente, merita di essere condivisa.
5.- a) Giusta l'<ref-law> - applicabile per analogia anche alla LAMal, siccome norma imperativa del diritto federale, nelle relazioni fra casse malati e medici (<ref-ruling> consid. 4) - il diritto di esigere la restituzione si prescrive in un anno a contare dal momento in cui la cassa di compensazione ha avuto conoscenza del fatto, e al più tardi cinque anni dopo il pagamento della rendita.
Questi termini sono perentori (<ref-ruling> consid. 4b/aa, 433 consid. 3a, 112 V 181, 111 V 135; cfr. anche <ref-ruling> consid. 5a).
Per "momento in cui la cassa di compensazione ha avuto conoscenza" del fatto giustificante la restituzione di una prestazione indebitamente versata, si deve intendere il momento nel quale l'amministrazione, usando l'attenzione da essa ragionevolmente esigibile avuto riguardo alle circostanze, avrebbe dovuto rendersi conto di tale fatto (<ref-ruling> consid. 3a e sentenze ivi citate; cfr. anche <ref-ruling> consid. 5a).
Ove la pretesa di ripetizione per ineconomicità si fondi su una statistica riferita a trattamenti medici, il termine di perenzione di un anno inizia a decorrere dal momento in cui le casse hanno avuto conoscenza dei dati statistici (sentenza inedita 29 ottobre 1993 in re S., K 101/92; <ref-ruling> consid. 4a i.f.; RJAM 1982 n. 505 pag. 214 consid. 4b). Per l'ossequio dei termini è necessario che le singole casse, eventualmente rappresentate dalla loro Federazione, formulino l'azione di ripetizione entro l'anno (sentenze inedite 29 ottobre 1993 in re S., K 101/92; e 27 ottobre 1988 in re T., K 99/87).
b) Nel caso di specie i primi giudici asseverano che l'interessato non ha mai messo in dubbio le date d'intimazione delle statistiche. A torto. Infatti il dott.
R._ ha da subito eccepito la validità delle date apposte sull'invio delle statistiche perché espressione unilaterale di controparte e non comprovate. Ma vi è di più. Egli ha sin dall'inizio sempre sostenuto che la conoscenza dell'ineconomicità del medico è data già a partire dal momento in cui il CAMS ha terminato l'elaborazione di tutti i dati.
c) Ora, se è pur vero che il giudice non è obbligato a seguire tutti gli argomenti, anche peregrini, portati dalle parti, per potersene dipartire occorre che essi siano oltre che effettivamente superflui per la decisione, anche senza conseguenza per la parte interessata.
Alla luce della chiara contestazione sul dies a quo per il termine annuo di perenzione, questa Corte non può non ravvisare una manifesta carenza nell'accertamento dei fatti.
All'allegazione di risposta del dott. R._, che contestava la validità delle date che qui ci occupano, e all'affermazione delle casse, priva di qualsiasi riscontro probatorio, secondo cui il termine di un anno è stato rispettato in quanto le istanze per l'esperimento di conciliazione sono state spedite entro l'anno ai sensi dell'<ref-law> (5 luglio 1994 e 12 luglio 1995), il Tribunale arbitrale si è limitato a condividere acriticamente la soluzione proposta dalle casse, in una procedura in cui ha il dovere di accertare i fatti determinanti (<ref-ruling> consid. 2; ZBJV 1999, pag. 172-3; Duc, De la preuve par témoin et de la maxime officielle dans l'assurance sociale, in: RSAS 1999, pag. 362). I giudici di prima istanza hanno omesso di assumere la prova, ritualmente proposta, del momento della notifica delle statistiche del CAMS alla FTAM, quale rappresentante delle casse. La Federazione avrebbe dovuto allegare di propria iniziativa le buste d'invio riferite alle statistiche per il 1992 e 1993, a comprova del momento esatto del loro invio, evitando che potesse insorgere l'alea del dubbio sulla tempestività delle istanze di conciliazione: siffatta cautela si imponeva nel caso concreto, tanto più che il dott. R._ aveva sollevato la nota eccezione sin dall'inizio della procedura. In breve, i primi giudici si sono limitati ad esporre in modo sommario e unilaterale la valutazione della tempestività della domanda di ripetizione, fondandosi su asserzioni di parte tanto apodittiche quanto interessate e tralasciando del tutto di considerare e discutere le tesi sollevate dall'interessato, incentrate sulla mancata prova del momento topico della notifica delle statistiche. Non va dimenticato che secondo un principio generale del diritto processuale, un'affermazione priva di riscontri oggettivi affidabili e verificabili, fondata in sostanza sul puro parlato, come sostenuto dalle casse, non basta quando, come nel caso di specie, è contestata dalla controparte. La sola indicazione unilaterale della data di spedizione apposta dal CAMS "envoyé le 07. Juli 1993" per l'anno 1992, rispettivamente "envoyé le 15. Juli 1994" per l'anno 1993, è inidonea a dimostrare il momento - decisivo per la decorrenza del termine di perenzione di un anno - di ricezione dello stesso invio nella sfera di influenza della destinataria FTAM.
Il dott. R._ ha ritualmente richiesto la prova del momento di ricezione dei dati statistici, elemento decisivo per l'esame della tempestività della pretesa delle casse. I primi giudici non hanno ritenuto di dover accedere a siffatta esigenza, violando in tal modo il diritto di essere sentito del qui ricorrente garantito dall'<ref-law>
Siffatto istituto consente alle parti di offrire mezzi di prova su punti rilevanti per la soluzione della vertenza, pur restando all'autorità giudicante la facoltà di procedere a un apprezzamento anticipato delle prove (Kieser, Das Verwaltungsverfahren in der Sozialversicherung, pag. 212 n. 450; Kölz/Häner, Verwaltungsverfahren und Verwaltungsrechtspflege des Bundes, 2a ed., pag. 39 n. 111 e pag. 117 n. 320; Gygi, Bundesverwaltungsrechtspflege, 2a ed., pag. 274; cfr. anche <ref-ruling> consid. 4a, 122 III 223 consid. 3c, 120 Ib 229 consid. 2b, 119 V 344 consid. 3c e riferimenti). Ciò significa che per valutare la portata di un mezzo di prova non si può far ricorso a priorità stabilite in astratto, come invece si è determinato il Tribunale arbitrale, tralasciando di operare un accertamento essenziale per il giudizio, quale quello della notifica, proposto dal dott. R._. In sostanza, non vi sono stati quegli accertamenti, peraltro minimi, atti a dimostrare la tempestività delle istanze di conciliazione del 5 luglio 1994 rispettivamente del 12 luglio 1995. Ne consegue che non si può far sopportare al ricorrente la carenza istruttoria di prima sede.
d) Questa Corte non può per contro seguire la tesi del ricorrente quando pretende di far decorrere il termine di perenzione di un anno dal momento della conclusione dell'elaborazione di tutti i dati inviati dalle singole casse al CAMS, spostando pertanto il dies a quo dal momento dell'invio alla FTAM a quello precedente della disponibilità materiale della statistica presso il CAMS. Determinante è infatti nel caso di specie il momento in cui la FTAM, quale rappresentante delle Casse, ha avuto conoscenza dell'ineconomicità del medico a seguito dell'invio delle statistiche ad opera del CAMS (cfr. consid. 5a).
6.- In esito a quanto precede, è ravvisabile un accertamento lacunoso dei fatti decisivi per il giudizio. Tenuto conto del potere d'esame limitato di cui fruisce nella fattispecie questa Corte (cfr. consid. 1) nonché della rilevanza del vizio, lo stesso non può essere sanato in procedura federale (cfr. <ref-ruling> consid. 2a e 363 consid. 2b, 118 V 315 consid. 3c, 116 V 32 consid. 3 e 185 consid. 1b, e riferimenti).
A prescindere dalle possibilità di successo nel merito dell'impugnativa del ricorrente, la pronunzia querelata deve quindi essere annullata e la causa rinviata all'istanza cantonale perché ponga rimedio alla menzionata carenza sul piano dell'istruzione e statuisca di nuovo (<ref-ruling> consid. 2b e riferimenti).
7.- Non trattandosi in concreto di una lite avente per oggetto l'assegnazione o il rifiuto di prestazioni assicurative, la procedura non è gratuita (art. 134 OG e contrario).
Le spese processuali seguono la soccombenza, per cui devono essere poste a carico delle casse, le quali verseranno in solido al dott. R._, assistito da un legale, fr. 3 000.- a titolo di indennità di parte in sede federale (art. 156 e 159 in relazione con l'art. 135 OG; <ref-ruling> consid. 6b).

Per questi motivi, il Tribunale federale delle assicurazioni
p r o n u n c i a:
I.Il ricorso di diritto amministrativo è accolto, il
giudizio querelato del 10 settembre 1999 essendo annullato
e gli atti rinviati al Tribunale arbitrale in
materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni
del Cantone Ticino per nuova pronunzia ai sensi
dei considerandi.
II.Le spese giudiziarie, per un importo totale di fr. 3 500.-, sono poste in solido a carico delle casse malati opponenti.
III. L'anticipo di fr. 3 500.- versato dal ricorrente viene retrocesso.
IV. Le casse malati verseranno in solido al ricorrente la somma di fr. 3 000.- a titolo d'indennità di parte per la procedura federale.
V.La presente sentenza sarà intimata alle parti, al
Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro
le malattie e gli infortuni, Lugano, e all'Ufficio
federale delle assicurazioni sociali.