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. 